實(shí)驗(yàn)8氣體三定律及氣態(tài)方程驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)8氣體三定律及氣態(tài)方程驗(yàn)證【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹竣彬?yàn)證氣體三定律及氣態(tài)方程。⒉測(cè)定摩爾氣體常數(shù)?！緦?shí)驗(yàn)儀器】

氣體定律實(shí)驗(yàn)儀,溫度計(jì),交直流電源,福廷氣壓計(jì)?！緦?shí)驗(yàn)原理】⒈氣體三定律及氣態(tài)方程。一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)溫度不變時(shí)，遵守玻意耳—馬略特定律，即

（3—10—1）當(dāng)體積不變時(shí)，遵守查理定律，即

（3—10—2）當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，遵守蓋·呂薩克定律，即

（3—10—3）

一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)P、V、T三個(gè)狀態(tài)參量都變化時(shí)，滿足氣態(tài)方程，即（3—10—4）式中n—?dú)怏w物質(zhì)的量；

R—摩爾氣體常數(shù)。在常溫常壓下，空氣近似遵守以上三個(gè)定律和氣態(tài)方程。由式（3-10-5）可得（3-10-5）式中n的值可如下求得；在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，），1mol氣體體積為；當(dāng)溫度變化為，壓強(qiáng)仍為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的值時(shí)，根據(jù)蓋·呂薩克定律，nmol氣體體積為：

故（3-10-6）⒉氣體定律實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)和原理。本實(shí)驗(yàn)用的氣體定律實(shí)驗(yàn)儀如圖3-10-1所示。它主要由定壓氣體溫度計(jì)、控溫線路和體積壓強(qiáng)測(cè)量計(jì)三部分組成。儀器整體固定在一塊支撐木板上，并裝入一長(zhǎng)方形木匣中。使用時(shí)，打開木匣，豎立起支撐木板，然后安裝調(diào)試。⑴定壓氣體溫度計(jì)。它由圖中直角玻璃管組成，豎直部分的底封閉，水平部分的2是水銀滴，3是注入水銀的小口，平時(shí)用橡皮帽蓋住。水銀滴2的左側(cè)與大氣相通，右側(cè)則構(gòu)成密閉容器。當(dāng)密閉容器內(nèi)的氣體受熱膨脹時(shí)，推動(dòng)水銀2向左移動(dòng)，其右側(cè)壓強(qiáng)與左側(cè)大氣壓強(qiáng)相等（=）時(shí)，水銀滴停止移動(dòng)。降溫時(shí)，密閉容器內(nèi)氣體收縮，水銀滴右移，當(dāng)兩側(cè)壓強(qiáng)相等時(shí)，又停止移動(dòng)。在整個(gè)移動(dòng)過(guò)程中，密閉容器中的氣壓始終與大氣壓強(qiáng)相等；而每一溫度值，表現(xiàn)為水銀滴的一個(gè)特位置。由于水平的控溫臂管上沒有設(shè)置刻度，所以實(shí)驗(yàn)必須與溫度計(jì)6配合使用，把密閉容器1與溫度計(jì)6同時(shí)插入水中，若溫度指示為20℃，則水銀滴的停留位置可標(biāo)記為20℃。⑵控溫線路。它由電熱絲R、繼電器J、觸針M和N及指示燈5等部件組成。當(dāng)接通24V交流電源時(shí)，電熱絲R通過(guò)繼電器J的常閉觸點(diǎn)接入電源開始加熱，同時(shí)指示燈5亮。隨著溫度的升高，氣體溫度計(jì)的水銀滴2左移。溫度升到某一數(shù)值t時(shí)，水銀滴與觸針M、N接觸，使繼電器J的線圈繞組電路導(dǎo)通（繼電器線圈組電路接直流電源），繼電器J做吸合動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，指示燈，加熱停止。當(dāng)溫度下降時(shí)，水銀滴右移，一旦離開觸針M、N，繼電器繞組電路即被切斷，繼電器復(fù)位，常閉觸點(diǎn)再度閉合，電熱絲R導(dǎo)通并加熱，由此達(dá)到自動(dòng)控溫的目的。在實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)觸針旋鈕4，使觸針M、N置于不同位置上，就能得到不同的溫度。⑶體積壓強(qiáng)測(cè)量計(jì)。在圖3-10-1中，體積壓強(qiáng)測(cè)量計(jì)由一支帶氣節(jié)門11的長(zhǎng)玻璃管13通過(guò)橡皮管15與具有長(zhǎng)頸漏斗的管14聯(lián)接，構(gòu)成U形管。水銀從長(zhǎng)頸漏斗14注入。當(dāng)管13的氣節(jié)門11打開時(shí)，U形管兩端均與大氣相通，兩端水銀面相平，其高差Δh造成的壓差。當(dāng)把管14降低時(shí)，，Δh為負(fù)值。管13的氣節(jié)門11關(guān)閉時(shí)，管14提高，管13內(nèi)空氣被壓縮，氣柱變短，體積減小，氣壓增加到P。這時(shí)，P與大氣壓強(qiáng)之差等于管14和管13水銀面高度差Δh造成的壓差。當(dāng)把管14降低時(shí)，，Δh為負(fù)值。管13外套的粗玻璃管是盛水管，內(nèi)裝有電熱絲R。水被加熱時(shí)，熱量也傳遞給管13內(nèi)的氣柱，達(dá)到平衡時(shí)，氣柱的溫度與水的溫度相同。這樣，通過(guò)測(cè)量U形管水銀面的高度差Δh(可由管14右側(cè)的標(biāo)尺讀出),可確定封閉在管13中氣柱的壓強(qiáng)P;通過(guò)測(cè)量氣柱長(zhǎng)度L(可由設(shè)在管13旁側(cè)的標(biāo)尺讀出),可確定氣體的體積；通過(guò)插在水中的溫度6測(cè)得水溫,可確定氣柱的溫度t。由此可以研究密閉在管13中氣體的壓強(qiáng)P、體積V和溫度T三者之間的關(guān)系?！緝?nèi)容要求】⒈安裝和調(diào)試儀器。⑴把儀器測(cè)量部分豎直架起，在管13的氣節(jié)門11上涂一薄層凡士林，以免漏氣。⑵把盛水管的下出口關(guān)閉，從上端的進(jìn)入口漏斗10注入凈水，使水面升到距橡膠塞約1cm處。⑶把氣節(jié)門11打開，將管14的上口用夾緊螺絲9固定在標(biāo)尺約30cm處，從管14上口注入水銀，使水銀面升到標(biāo)尺20cm處。待兩管水銀面水平后，關(guān)閉氣節(jié)門11。⑷拔開橡皮帽3，用吸管從注水銀口處滴入水銀，在水銀長(zhǎng)度約1cm時(shí)，將水銀調(diào)整到控溫臂有的位置。塞好橡皮帽，勿使此處漏氣。⑸把溫度計(jì)插入盛水管中，將整個(gè)控溫臂水平地裝在標(biāo)尺板上。連接控溫線路，并進(jìn)行校準(zhǔn)，然后開始實(shí)驗(yàn)。⒉驗(yàn)證玻意耳—馬略特定律。不加熱，在常溫下慢慢升降管14，記下每次位置的氣柱長(zhǎng)度L和水銀面高度差Δh，測(cè)得6組數(shù)據(jù)（i=1,2,…，6）。⒊驗(yàn)證查理定律。通電加熱，保持管13中氣柱長(zhǎng)度L值不變，測(cè)得T（可用定壓氣體溫度計(jì)測(cè)量，也可用溫度計(jì)直接測(cè)量）以及相應(yīng)的P值。測(cè)得6組數(shù)據(jù)（i=1,2,…，6）。⒋驗(yàn)證蓋·呂薩克定律。通電加熱，慢慢調(diào)節(jié)管14，使管13和14的水銀面取齊（Δh=0），即壓強(qiáng)不變，測(cè)得6組數(shù)據(jù)（i=1，2，…，6）。⒌驗(yàn)證理想氣體狀態(tài)方程。調(diào)整管14，使管13和14的兩水銀面取齊，通電加熱氣柱，在每一特定的溫度下測(cè)定氣柱的P、V值。測(cè)得3組數(shù)據(jù)（i=1，2，3）。⒍測(cè)定摩爾氣體常數(shù)R。調(diào)節(jié)管14，使管13和14的兩水銀面取齊，通電加熱氣柱，保持氣柱的壓強(qiáng)不變（等于大氣壓強(qiáng)