气体压强和温度的关系

关于气体压强和温度的关系实验过程:如图所示，容器中装有一定质量的气体，它与压强计相连，压强计中B管水银面与A管水银面D处一样高，初始容器C置于冰水混合物中,温度为0℃。现将容器C浸入温度为t℃的温水中，并通过调整压强计的B管的高度后，使A管水银面仍在D处。第2页,共23页，2024年2月25日，星期天查理定律: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。实验结论:①0℃的压强p0，而不是指大气压强；②t℃的压强pt；③t是从0℃升到最终的温度变化。

第3页,共23页，2024年2月25日，星期天实验结论

一定质量气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比这个结论叫查理定律第4页,共23页，2024年2月25日，星期天

法国科学家贾奎斯．亚历山大．凯萨．查理，1746年11月12日生于法国，年轻时广泛学习多种科学。1783年，37岁的查理意识到热气球的使用可能产生巨大的影响，因此在气球灌入氢，他认为氢比空气轻，可以更有效的使气球上升。同年8月27日，查理把他的氢气球释放升空，这是人类第一次以氢气球成功的完成了无载人的飞行。其后数年间，这种灌氢的气球在法国大行其道，被称为「查理气球」。同年11月，查理乘坐热气球飞越巴黎，这是氢气球首次成功的载人飞行。

1823年4月7日，查理逝世于巴黎，享年77岁。他以物理学家、化学家、数学家、发明家留名科学史。

历史回眸之一第5页,共23页，2024年2月25日，星期天

1787年，查理研究气体性质时，他量度氧、氮、氢、二氧化碳以及空气等气体在0℃与100℃变化的情形，发现每种气体当体积维持一定时，一定量的气体，其温度每升降1摄氏度，其压强会增减其在0摄氏度时压强的1／273，这就是著名的「查理定律」。

历史回眸之二——查理定律发现和热力学温标的诞生第6页,共23页，2024年2月25日，星期天pt＝p0（1＋t／273）

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例1:在密闭容器中有一定质量的理想气体，不计容器体积的变化。当容器内气体的温度由300K升高30K时，增加的压强△p1是300K时压强的_________，当气体的温度由600K升高30K时增加的压强△p2_________△p1（选填“<”、“>”或“=”）。

第8页,共23页，2024年2月25日，星期天热力学温标（绝对温标）①由图象移轴后得：T＝t＋273②由公式变换后得：T＝t＋273③△T＝△t第9页,共23页，2024年2月25日，星期天查理定律的简化表示：m、V一定时，p与热力学温度成正比。即：p∝T，第10页,共23页，2024年2月25日，星期天例2.如图所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出槽中水银面1m，由于上部混入少量空气，使其读数不准。当气温为27℃时，标准气压计读数为76cmHg，而该气压计的示数为70cmHg。求：当气温为-3℃，该气压计的示数为70cmHg时，标准气压计的读数。第11页,共23页，2024年2月25日，星期天例3:水平放置的玻璃管，中间有一段水银将管中的气体分成A,B两部分。若A、B初始温度相同，当温度都升高（或降低）相同时，水银柱移动的方向如何？推论:第12页,共23页，2024年2月25日，星期天例4:竖直放置的玻璃管，中间有一段水银将管中的气体分成两部分。若A、B初始温度相同，当温度都升高（或降低）相同时，水银柱移动的方向如何？第13页,共23页，2024年2月25日，星期天例5如图所示，A、B为两只固定于地面的气缸，它们的活塞用轻质硬杆相连，活塞之间与大气相通，活塞处于静止状态。两缸内气体初始温度相同。现使两气缸内气体升高相同的温度，则活塞的移动方向为_______。第14页,共23页，2024年2月25日，星期天

历史上，在发现查理定律时，尚未建立热力学温标，因此在查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标，获得的p-t图像如右图所示：

（1）请根据图像及坐标写出该图像的函数表达式：

____________________；

（2）现将上述一定量的气体（可视为理想气体）在0℃时缓慢地压缩为原来体积的45，然后保持这一体积不变，改变温度，又获得一条等容线，试在上图中画出该等容线。第15页,共23页，2024年2月25日，星期天

如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.1V0。开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.9P0(P0为大气压强)，温度为297K，现缓慢加热汽缸内气体，直至399.3K。求：(1)活塞刚离开B处时的温度TB；(2)缸内气体最后的压强P；(3)在下图中画出整个过程的

P-V图线。第16页,共23页，2024年2月25日，星期天第17页,共23页，2024年2月25日，星期天

如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一定质量的空气，水银槽的截而积上下相同，是玻璃管截面积的5倍，开始时管内空气柱长度为6cm，管内外水银面高度差为50cm。将玻璃管沿竖直方向缓慢上移(管口未离开槽中水银)，使管内外水银而高度差变成60cm。(大气压强相当于75cmHg)求：(1)此时管内空气柱的长度；(2)水银槽内水银面下降的高度；0.02m第18页,共23页，2024年2月25日，星期天第19页,共23页，2024年2月25日，星期天 如图所示，一定量气体放在体积为V0的容器中，室温为T0=300K有一光滑导热活塞C(不占体积)将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的两倍，A室容器上连接有一U形管(U形管内气体的体积忽略不计)，两边水银柱高度差为76cm，右室容器中连接有一阀门K，可与大气相通。(外界大气压等于76cm汞柱)求：(1)将阀门K打开后，A室的体积变成多少？(2)打开阀门K后将容器内的气体从300K分别加热到400K和540K，U形管内两边水银面的高度差各为多少？

第20页,共23页，2024年2月25日，星期天第21页,共23页，2024年2月25日，星期天

U型管右管内径为左管的两倍，外界大气压强P0=75cmHg。左端封闭，封有长为30cm的气柱，左右两管水银面高度差为37.5cm，左管封闭端下60cm处有一小塞子D，若将小塞子D拔去(空气能进入，但水银不会流出)，会在左管内产生一