实验课18 探究等温条件下一定质量气体压强与体积的关系

1、实验课实验课1818探究等温条件下探究等温条件下一定一定质量质量气体压强与体积的关系气体压强与体积的关系考点三-2-一、实验目的探究在温度不变的情况下,一定质量的理想气体,压强与体积的关系。二、实验器材玻璃管、软管、水。三、实验原理在温度不变的条件下,气体压强增大时,体积减小;气体压强减小时,体积增大。考点三-3-四、实验操作(1)实验装置如图。U形管两端是玻璃管,中间是软管。右边玻璃管上端开口,与大气相通,左边玻璃管的上端是封闭的,其内部用红色水柱封闭着一段空气,这段空气柱就是我们研究的对象,也就是我们所说的“系统”。实验过程中,它的质量不会变化。(2)实验时管中的气体可以很好地透过玻璃管与

2、外界发生热交换,使管中气体的温度不发生明显的变化。(3)如图甲,所U形管的左管放在桌面,右管放在地面。(4)如图乙,把U形管的左管放在地面,右管放在桌面。(5)重复调节U形管左右两边,使两管的液面在不同的高度,得到多组压强与体积的数据。考点三-4-考点三-5-五、实验数据(1)在实验操作(3)中,如图甲读出空气柱的长度l1,空气柱的体积即为l1S(S为空气柱的横截面积)。读出U形管左右水面高度差h1,再考虑到大气压p0,可以得知此时管内的空气的压强p1。(2)在实验操作(4)中,如图乙读出空气柱的长度l2,则空气柱的体积即为l2S。读出U形管左右水面高度差h2,根据大气压p0,可以得知此时管内

3、的空气的压强p2。(3)再调节U形管的左右两边,使它们处于几种不同的相对高度,获得空气柱体积和压强的多组数据。考点三-6-六、数据处理(1)对甲图管内空气柱压强p1=p0-gh1,体积V1=l1S。(2)对乙图管内空气柱压强p2=p0+gh2,体积V2=l2S。(3)按上述方法处理数据得到多组p与V的数据。(4)以压强p为纵坐标,以体积的倒数 为横坐标,把以上各组数据在坐标系中描点。如果图像中的各点位于过原点的同一条直线上,如图丙所示,就说明压强跟体积的倒数成正比,即压强与体积成反比。如果不在同一直线上,我们再尝试其他关系。丙 考点三-7-(5)如果把实验数据输入计算机,借用软件可以在短时间内

4、进行多种尝试,很快获得对应的图像,如图丁所示,便可得知p与V的关系。 丁考点三-8-七、实验结论在温度不变的条件下,一定质量的理想气体,气体压强与体积成反比。八、注意事项(1)适用条件是温度保持不变,所以操作要缓慢,才能保证温度不变。(2)要等到示数稳定之后,再去读数。(3)研究对象为一定质量的气体,防止漏气。九、误差分析(1)气体并不是严格意义上的理想气体。(2)两个状态的温度不能保证完全一致。-9-考向1考向2考向3实验原理及数据处理实验原理及数据处理例1在探究气体等温变化的规律实验中,封闭的空气如图所示,U形管粗细均匀,右端开口,已知外界大气压相当于76 cm高水银柱产生的压强,图中给出

5、了气体的两个不同的状态。-10-考向1考向2考向3(1)乙图左端封密的气体压强相当于 cm高水银柱产生的压强。 (2)实验时,某同学认为管子的横截面积S可不用测量,这一观点正确吗?答:(选填“正确”或“错误”)。 (3)数据测量完后在用图像法处理数据时,某同学以压强p为纵坐标,以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图,你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗?(选填“能”或“不能”)。 -11-考向1考向2考向3解析 (1)由连通器原理可知,乙图中气体压强为p0+水银gh=80 cm水银g。(2)由玻意耳定律有p1V1=p2V2,即p1l1S=p2l2S,即p2l1=p2l2(l1、l2为空气

6、柱长度),所以玻璃管的横截面积可不用测量。(3)以p为纵坐标,以V为横坐标,作出p-V图是一条曲线,但曲线未必表示反比关系,所以应再作出 图,看是否是过原点的直线,才能最终确定p与V是否成反比。答案 (1)80(2)正确(3)不能-12-考向1考向2考向3注意事项及误差分析注意事项及误差分析例2(2018上海宝山区一模)图甲为研究一定质量的气体在温度不变的情况下,压强与体积的关系实验装置:-13-考向1考向2考向3(1)图甲中直接与注射器相连的方框所代表的实验器材是。为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是和。 (2)由注射器的满刻度处开始推动活塞,记录刻度值V,同时记录对应的由计算

7、机显示的气体压强值p,用 图像处理实验数据,得出图乙所示的图线,如果实验操作规范正确,那么V0代表 。(3)某同学实验时缓慢推动活塞,并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落,他重新接上后继续实验,其余操作无误。若该同学用软管脱落前测得的实验数据在图丙中画出了 图线,则在图丙中大致画出可能的、符合软管脱落后测得的实验数据的那部分 图线。-14-考向1考向2考向3-15-考向1考向2考向3答案 (1)压强传感器移动活塞要缓慢不能用手握住注射器的封闭气体部分(2)注射器与压强传感器连接部分气体的体积(3)见解析图-16-考向1考向2考向3实验拓展创新实验拓展创新实际应用实际应用例3为了测量某不规则小物体的体积,一位同学进行了如下实验:-17-考向1考向2考向3将不规则物体装入注射器内。将注射器和压强传感器相连,然后推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置的刻度V,压强传感器自动记录此时气体的压强p。重复上述步骤,分别记录活塞在其他位置的刻度V和记录相应的气体的压强p。根据记录的数据,作出 图线,推测出不规则物体体积。(1)根据图线,可求得不规则物体的体积约为 mL。 (2)如果在上