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《實驗8 氣三定律及氣態(tài)方程驗證.doc》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、實驗8氣體三定律及氣態(tài)方程驗證【實驗?zāi)康摹俊 、彬炞C氣體三定律及氣態(tài)方程。⒉測定摩爾氣體常數(shù)?!緦嶒瀮x器】氣體定律實驗儀,溫度計,交直流電源,福廷氣壓計?!緦嶒炘怼俊 、睔怏w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,遵守玻意耳—馬略特定律,即(3—10—1)當(dāng)體積不變時,遵守查理定律,即(3—10—2)當(dāng)壓強不變時,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三個狀態(tài)參量都變化時,滿足氣態(tài)方程,即(3—10—4)式中n—氣體物質(zhì)的量;R—摩爾氣體常數(shù)。在常溫常壓下,空氣
2、近似遵守以上三個定律和氣態(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,壓強仍為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的值時,根據(jù)蓋·呂薩克定律,nmol氣體體積為故(3-10-6)⒉氣體定律實驗儀的結(jié)構(gòu)和原理。本實驗用的氣體定律實驗儀如圖3-10-1所示。它主要由定壓氣體溫度計、控溫線路和體積壓強測量計三部分組成。儀器整體固定在一塊支撐木板上,并裝入一長方形木匣中。使用時,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。它由圖中直角玻璃管組成,豎直部分
3、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,推動水銀2向左移動,其右側(cè)壓強與左側(cè)大氣壓強相等(=)時,水銀滴停止移動。降溫時,密閉容器內(nèi)氣體收縮,水銀滴右移,當(dāng)兩側(cè)壓強相等時,又停止移動。在整個移動過程中,密閉容器中的氣壓始終與大氣壓強相等;而每一溫度值,表現(xiàn)為水銀滴的一個特位置。由于水平的控溫臂管上沒有設(shè)置刻度,所以實驗必須與溫度計6配合使用,把密閉容器1與溫度計6同時插入水中,若溫度指示為20℃,則水銀滴的
4、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,電熱絲R通過繼電器J的常閉觸點接入電源開始加熱,同時指示燈5亮。隨著溫度的升高,氣體溫度計的水銀滴2左移。溫度升到某一數(shù)值t時,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做吸合動作,常閉觸點斷開,指示燈,加熱停止。當(dāng)溫度下降時,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,常閉觸點再度閉合,電熱絲R導(dǎo)通并加熱,由此達(dá)到自動控溫
5、的目的。在實驗中調(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體積壓強測量計。在圖3-10-1中,體積壓強測量計由一支帶氣節(jié)門11的長玻璃管13通過橡皮管15與具有長頸漏斗的管14聯(lián)接,構(gòu)成U形管。水銀從長頸漏斗14注入。當(dāng)管13的氣節(jié)門11打開時,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,,Δh為負(fù)值。管13的氣節(jié)門11關(guān)閉時,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,P與大氣壓強之差等于管14和管13水銀面高度差Δh造成
6、的壓差。當(dāng)把管14降低時,,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,熱量也傳遞給管13內(nèi)的氣柱,達(dá)到平衡時,氣柱的溫度與水的溫度相同。這樣,通過測量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P;通過測量氣柱長度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;通過插在水中的溫度6測得水溫,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P、體積V和溫度T三者之間的關(guān)系。【內(nèi)容要求】⒈安裝和調(diào)試儀器。⑴把儀器測量部分豎直架起,在管
7、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,在水銀長度約1cm時,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把溫度計插入盛水管中,將整個控溫臂水平地裝在標(biāo)尺板上。連接控溫線路,并進行校準(zhǔn),然后開始實驗。⒉驗證玻意耳—
8、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度L和水銀面高度差Δh,測得6組數(shù)據(jù)(i=1,2,…,6)。⒊驗證查理定律。通電加熱,保持管13中氣柱長度L值不變,測得T(可用定壓氣體溫度計測量,也可用溫度計直接測量)以及相應(yīng)的P值。測得6組數(shù)據(jù)(i=1,2,…,6)。⒋驗證蓋·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),即壓強不變,測