查理定律、盖吕萨克定律及应用

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1、查 理 定 律 内 容 ： 一 定 质 量 的 气 体 ， 在 体 积 保 持 不 变 的 情 况 下 ，温 度 每 升 高 (或 降 低 )1 ， 增 加 (或 减 小 )的 压 强 等 于它 在 0 时 压 强 的 1/273。 273273273 000 tPPPPt tPPPt 27300设 t 时 的 压 强 为 Pt， 0 时 压 强 为 P0， 则表 达 式 1： )2731(0 tPPt 表 达 式 2： 2730PTPt 恒 量 2211 TPTP 即 若 温 度 用 热 力 学 温 度 T表 示 ， 查 理 定 律 可 表 述 为 ： 体 积 不 变 时 ， 一 定 质 量

2、 的 气 体 的 压 强 跟 热 力 学 温 度 成正 比 。 例 ： 要 求 瓶 内 氢 气 在 500 时 的 压 强 不 超 过 1atm， 则 在20 下 对 瓶 子 充 气 时 ， 瓶 内 压 强 最 多 为 多 少 ？ 瓶 子 的 热 膨胀 不 计 即 ： P1=0.35P2=0.35atm )2731( 101 tPP 解 一 ： )2731( 202 tPP 2731 2731 2121 ttPP 2735001 273201 773293 35.0解 二 ： 2211 TPTP 773293 21 PP atmP 35.017732931 练 习 ： 下 列 查 理 定 律

3、的 数 学 表 达 式 中 ， 正 确 的 是 B (P1-P0) t=P0 273 C P1 P2=t1 t2 D (P1-P0) (t1-t0)=(P2-P0) (t2-t0) BD 练 习 ： 杂 技 演 员 骑 独 轮 车 表 演 时 ， 车 胎 内 的 气 体 压 强是 8 105Pa， 开 始 时 气 体 温 度 是 27 ， 地 面 承 受 的压 强 为 p1， 表 演 一 段 时 间 后 ， 由 于 温 度 变 化 ， 车 胎 内的 气 体 压 强 变 为 8.2 105Pa， 地 面 承 受 的 压 强 为 P2。求 此 时 车 胎 内 的 气 体 温 度 ， 并 比 较 p

4、1和 p2的 大 小 关 系 。Ctt 5.34,273102.827273108 55 STS 某 登 山 爱 好 者 在 攀 登 珠 穆 朗 峰 的 过 程 中 ， 发 现他 携 带 的 手 表 表 面 玻 璃 发 生 了 爆 裂 。 这 种 手 表 是密 封 的 ， 出 厂 时 给 出 的 参 数 为 ： 27 时 表 内 气 体压 强 为 1 105Pa； 在 内 外 压 强 差 超 过 6 104Pa时 ，手 表 表 面 玻 璃 可 能 爆 裂 。 已 知 当 时 手 表 处 的 气 温为 13 ， 则 手 表 表 面 玻 璃 爆 裂 时 表 内 气 体 压 强的 大 小 为 Pa；

5、 已 知 外 界 大 气压 强 随 高 度 变 化 而 变 化 ， 高 度 每 上 升 12m， 大 气压 强 降 低 133Pa， 设 海 平 面 大 气 压 为 1 105Pa， 则 登 山 运 动 员 此 时 的 海 拔 高 度 约 为 m。 例 ： 有 人 设 计 了 一 种 测 温 装 置 ， 其 结 构 如 图 所 示 玻 璃泡 A内 封 有 一 定 量 气 体 ， 与 A相 连 的 B管 插 在 水 银 槽 中 ， 管内 水 银 面 的 高 度 x即 可 反 映 泡 内 气 体 的 温 度 ， 即 环 境 温 度 ，并 可 由 B管 上 的 刻 度 直 接 读 出 设 B管 的

6、体 积 与 A泡 的 体 积相 比 可 略 去 不 计 (1)在 1atm下 对 B管 进 行 温 度 刻 度 的 标 注 。 已 知 当 温 度t1=27 时 ， 管 内 水 银 面 高 度 x1=16cm， 此 高 度 即 为 27的 刻 度 线 问 t=0 的 刻 度 线 在 何 处 ？(2)若 大 气 压 已 变 为 相 当 于 75cmHg的 压强 ， 利 用 该 测 温 装 置 测 量 温 度 时 所 得 示数 仍 为 27 ， 问 此 时 实 际 温 度 为 多 少 ？x 0=(76-54.6)cm 21.4cm 盖 吕 萨 克 定 律内 容 ： 一 定 质 量 的 气 体 ，

7、在 压 强 保 持 不 变 的 情 况 下 ，温 度 每 升 高 (或 降 低 )1 ， 增 加 (或 减 小 )的 体 积 等 于它 在 0 时 压 强 的 1/273。 也 可 表 述 为 ： 一 定 质 量 的 气 体 ， 在 压 强 不 变 的 情 况下 ， 它 的 体 积 跟 热 力 学 温 度 成 正 比 。)2731( 0 tVVt 2211 TVTV （ 00S)现 有 一 根 粗 细 均 匀 长 约 40厘 米 ， 两 端 开 口 的 玻 璃管 ， 内 有 一 小 段 水 柱 ， 一 个 弹 簧 秤 ， 一 把 毫 米 刻 度 尺 ，一 小 块 橡 皮 泥 ， 一 个 足 够

8、 高 的 玻 璃 容 器 ， 内 盛 有 冰 和 水的 混 合 物 ， 选 用 合 适 的 器 材 ， 设 计 一 个 实 验 ， 估 测 当 时的 室 内 温 度 ， 要 求 ：（ 1） 在 右 边 方 框 中 画 出 实 验 示 意 图 ；（ 2） 写 出 要 测 定 的 物 理 量 ， 写 出 可 直 接 应 用 的 物 理 量 ，（ 3） 写 出 计 算 室 温 的 表 达 式 。 (1) 见 右 下 图 ， 210 /llTT (2) 要 测 定 的 物 理 量 ：可 直 接 应 用 的 物 理 量 ：(3) 写 出 计 算 室 温 的 表 达 式 ：玻 璃 管 放 在 室 温 中

9、时 空 气 柱 的 长 度 l1， 玻 璃 管 浸 在冰 水 内 时 空 气 柱 的 长 度 l2，冰 水 的 温 度 ： 273K (02s) (04s)一 根 长 为 约 30cm、 管 内 载 面 积 为S=5.0 10 6m2的 玻 璃 管 下 端 有 一 个 球形 小 容 器 ， 管 内 有 一 段 长 约 1cm的 水 银 柱 .现 在 需 要 用 比 较 准 确 的 方 法 测 定 球 形 小 容器 的 容 积 V.可 用 的 器 材 有 ： 刻 度 尺 （ 量 程500mm） 、 温 度 计 （ 测 量 范 围 0100 ） 、 玻 璃 容 器 （ 高 约 30cm， 直 径

10、约10cm） 、 足 够 多 的 沸 水 和 冷 水 .（ 1） 简 要 写 出 实 验 步 骤 及 需 要 测 量 的 物理 量 ；（ 2） 说 明 如 何 根 据 所 测 得 的 物 理 量 得 出实 验 结 果 . CTxSV VCTxS 2211 , CTVSxCTVSx 12 1221 TT xTxTV （ 1） 将 水 银 柱 以 下 的 玻 璃 浸 没 在 水 中 ， 改 变 水 温 ，用 温 度 计 测 得 若 干 组 （ 或 两 组 ） 不 同水 温 （ 即 气 体 温 度 ） T和 气 柱 长 度 x的 值（ 2） 方 法 一 ： 气 体 作 等 压 变 化，作 图 截 距

11、 的 绝 对 值 即 为 V方 法 二 ： 测 两 组 数 据可 解 得 CTxSV TxS 容 积 为 V=100cm3的 空 心 球 ， 带 有 一 根 有 均 匀 刻 度的 均 匀 长 管 ， 管 上 共 有 N=101个 刻 度 （ 长 度 与 球 连接 处 为 第 一 个 刻 度 ， 向 上 顺 序 排 列 ） ， 相 邻 两 刻 度间 管 的 容 积 为 0.2cm3， 管 中 有 水 银 滴 将 球 内 空 气 与大 气 隔 开 ， 如 图 所 示 。 当 温 度 t=50C时 ， 水 银 液 滴在 刻 度 N=21的 地 方 。 若 外 界 大 气 压 强 不 变 ， 能 否

12、用这 个 装 置 测 量 温 度 ？ 若 能 ， 它 的 测 量 范 围 是 多 少 ？（ 不 计 管 的 热 膨 胀 ） 例 ： 一 个 质 量 不 计 的 活 塞 将 一 定 量 的 气 体 封 闭 在 直 立 圆筒 形 气 缸 内 ， 活 塞 上 堆 放 着 铁 砂 ， 如 图 所 示 最 初 活 塞搁 置 在 气 缸 内 壁 的 固 定 卡 环 上 ， 气 体 柱 的 高 度 为 H0， 压强 为 大 气 压 强 P0 现 对 气 体 缓 慢 加 热 ， 当 气 体 温 度 升 高 T=60K时 ， 活 塞 (及 铁 砂 )开 始 离 开 卡 环 而 上 升 继 续加 热 直 到 气 柱 高 度 为 H1=1.5H0 此 后 ， 在 维 持 温 度 不 变的 条 件 下 逐 渐 取 走 铁 砂 ， 直 到 铁 砂 全 部 取 走 时 ， 气 柱 高度 变 为 H2=1.8H0， 求 此 时 气 体 的 温 度 (不 计 活 塞 与 气 缸 之间 的 摩 擦 ) （ 540K ）