选择性必修 第三册 · 人教版
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7 气体的等容和等压变化

免费读1256字2024-07-22

  老师:大家好,今天我们一起研究气体的等容变化和等压变化。先看一下等同变化一定质量的某种气体,在体积不变时,压强肥温度的变化叫做等容变化。等容变化在生活中比较常见,比如炎热的夏天,打足了气儿的自行车胎,在日光暴晒下,有时候会发生爆胎,请大家思考一下这是为什么?这个问题可以这么分析,自行车胎内密封的气体是我们的研究对象,它发生的变化可以近似的看成等容变化,那温度越高,压强越大,当压强超过某个临界值的时候,会发生爆胎现象。这是关于等容变化的一个定性的分析。那请同学们设计一个实验,定量的研究等容变化中压强与温度之间的关系,大家设计实验要考虑这么几个问题,一个是用什么样的实验器材,怎么控制变量,需要测量哪些量,还有数据怎么处理?带了这几个问题,大家思考一下,给你留2分钟,这是一个可能的实验方案,这个实验需要大家提前测量当地的大气压强P0。

  老师:我们的实验器材有烧瓶、玻璃管、液体、挨枪剂、烧杯和水,还有温度计。首先在常温下组装实验器材,组装好了以后,在烧瓶和玻璃管里边说密闭的一定质量的气体,这是我们的研究对象。然后大家上下移动压强剂的右管,让左右两拐中水银柱的上表面相平,这个时候大家拿起记号笔,在左拐中标记出水银柱上表面的位置,在这个示意图中说气体的压强等于外界的大气压强。然后我们可以把烧瓶浸没在不同温度的水中,经过足够长的时间,温度计的示数或等于烧瓶内气体的温度。

  老师:由于温度变化了压强,g里边水磷柱的高度会发生变化,这个时候大家在调整右拐的高度,上下移动,这样使左拐中水银柱的上表面恢复到刚才标记的位置。大家想这一步操作是不是控制了体积不变,这样保证是斗能变化。大家用刻度尺可以测量左右两管水银做上表面的高度差,说利用屏幕上的公式可以计算的气体的压强,这个实验大家可以做5-7组。然后我们看一下数据处理,在坐标纸中,横轴代表设施温度,纵轴为压强。把刚才的实验数据了解,然后逆和图像,同学们会发现,这是一个依次函数的图像,它的方程通式是y等于k,s加b。

  老师:那我们回到物理问题,是不是可以写成p等于pz加上CT?大家想这一项对应的是不是就是结句,我们写成了PZ,它的物理意义洁具说0摄氏度时气体的压强,那大c呢?说对应的我们数学上的斜率。看这样我们得出在等容过程中压强与射手温度的关系,所以应该是线性关系,或者叫一次函数关系。不过这个结论不是特别简单,我们继续讨论。大家注意看屏幕,把刚才得到的图线延长,跟横轴有一交点,精确的实验表明,这个焦点的坐标应该是零下273.15摄氏度。大家注意刚才的过程是不是应该是一个外推过程,我们继续操作,把纵轴向左平移,把坐标原点建在刚才的焦点的位置,这样图像数就变成了过原点的直线。不过大家需要注意的是,由于坐标平移,横轴不再是设首温度,变成了热力学温度。请大家体会热力学温度,它的零点是不是应该是0K,是不也叫绝对零度?对应的

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