实验十七　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系

实验十七探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系1.运用玻意耳定律可以测量小晶体的体积,装置示意图如图所示,实验步骤如下:123p/(105Pa)0.771.001.33V/(10-5m3)1.201.000.85①取适量小晶体,装入注射器内;②缓慢推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置的容积刻度V1,通过压强传感器、数据采集器从计算机上读取此时气体的压强p1;③重复步骤②,记录活塞在另一位置的容积刻度V2并读取相应的气体的压强p2;④再重复步骤②,处理记录的3组数据,得到小晶体的体积.(1)实验中缓慢推动活塞,是为了保持温度不变.

(2)为了减小实验误差,采用作直线图像的方法来处理实验数据,则方格图中纵坐标应标明的物理量是V(选填“V”或“1V”),横坐标则应标明的物理量是

1p(选填“p”或“1(3)如果图像的斜率用k表示,则注射器内小晶体的体积V0与容积刻度V、气体的压强p的关系表达式为V0=V-kp(4)采用图像法处理实验数据,则本次数据的不足之处是数据太少.

[解析](1)实验中推动活塞,活塞对气体做功,而缓慢推动可以使被压缩气体与周围环境充分进行热传递,以保持与周围环境温度一致,即为了保持温度不变.(2)对气体的等温变化过程,有p(V-V0)=C,C为恒量,即V=C1p+V0,故纵坐标应标明的物理量是V,横坐标则应标明的物理量是1(3)气体等温变化图像的函数表达式为V=C1p+V0,如果图像的斜率用k表示,可得V=k1p+V0,V0=V-(4)用图像法处理实验数据就是为了减小偶然误差,所以题中数据量太少,需要多测量几组数据.2.为了测量某不规则小物体的体积,一位同学利用如图所示的装置进行了如下实验:(注射器内气体可视为理想气体)①将不规则物体装入注射器内;②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;③重复步骤②,分别记录活塞在其他位置的刻度V和相应的气体的压强p;④根据记录的数据,作出1p-V图像,推测出不规则物体体积(1)根据如图所示的图像,可求得不规则物体的体积约为5.5mL.

(2)如果在上述实验过程中,由于注射器内气体的温度升高,那么,所测不规则物体体积值偏大(选填“偏大”“偏小”或“不变”).

(3)为提高实验的准确性,本实验的基本要求是封闭气体的质量和温度不变.

[解析](1)实验测得的体积实际上是不规则物体体积与气体体积之和,对于被封闭的气体,根据理想气体状态方程可知pV气T=C,得1p=V气TC.当T保持不变,1p趋于0时,气体体积趋于0,由1p-(2)当气体温度升高时,气体的体积趋于膨胀,更难被压缩,所作的1p-V图线与横轴的交点将向右平移,所测不规则物体体积偏大(3)只有一定质量的气体温度保持不变时,体积与压强才成反比,所以完成本实验的基本要求是封闭气体的质量和温度不变.3.如图甲是研究一定质量的气体在体积不变的时候,其压强与温度关系的实验装置.与压强传感器相连的试管内装有密闭的空气和温度传感器的热敏元件.将试管放在大烧杯的凉水中,逐次加入热水并搅拌,通过计算机记录并处理数据.(1)开始实验时,压强传感器不需要(选填“需要”或者“不需要”)调零.

(2)计算机屏幕显示如图乙的压强p与摄氏温度t的关系图像,图线与p轴的交点Ⅰ为0℃时的压强.另一组同学在相同环境下采用不同容积的试管做实验,获得的p-t关系图像与图乙相比,两组图像的斜率不同(选填“相同”或“不同”),且都经过图乙中的Ⅱ点.

(3)温度传感器中的热敏元件用金属铂制成,在0~100℃范围内其电阻阻值Rt随温度t变化的线性关系如图丙所示.温度传感器的测温原理是通过测量与电阻阻值成正比、比例系数为k的电压值U来显示温度值,则ΔUΔt=

[解析](1)压强传感器测量的是实际压强,不需要调零.(2)由图可知图线与p轴的交点Ⅰ为0℃时的压强.根据理想气体状态方程有pVt+273=C,可得p=CV(t+273),则采用不同体积的试管做实验,p-t关系图像斜率不同.由p=CV(t+273)发现