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1、第14點(diǎn) 氣體實(shí)驗三定律的比較
定律名稱
玻意耳定律
查理定律
蓋·呂薩克定律
控制變量
質(zhì)量一定溫度不變
質(zhì)量一定體積不變
質(zhì)量一定壓強(qiáng)不變
研究變量
壓強(qiáng)與體積
壓強(qiáng)與溫度
體積與溫度
變量關(guān)系
成反比
成正比
成正比
公式
表達(dá)
pV=C
p1V1=p2V2
=C
=
=C
=
圖象
表達(dá)
說明:(1)三定律的實(shí)驗條件都要求壓強(qiáng)不太大,溫度不太低;(2)溫度必須使用熱力學(xué)溫度.
對點(diǎn)例題 長為100 cm的內(nèi)徑均勻的細(xì)玻璃管,一端封閉,另一端開口,當(dāng)開口豎直向上時,用20 cm水銀柱封住l1=49 cm長的空氣
2、柱,如圖1所示,當(dāng)開口豎直向下時(設(shè)當(dāng)時大氣壓強(qiáng)為76 cmHg),管內(nèi)被封閉的空氣柱長為多少?
解題指導(dǎo) 設(shè)玻璃管的橫截面積為S,初狀態(tài): 圖1
p1=(76+20) cmHg,V1=l1S
設(shè)末狀態(tài)時(管口向下)無水銀溢出,管內(nèi)被封閉的空氣柱長為l2
p2=(76-20) cmHg,V2=l2S
根據(jù)玻意耳定律有:p1V1=p2V2,解得:l2=84 cm.
因84 cm+20 cm=104 cm>100 cm(管長),這說明水銀將要溢出一部分,原假設(shè)的末狀態(tài)時(管口向下)無水銀溢出不合理,求出的結(jié)果是錯誤的,故必須重新計算.
設(shè)末狀態(tài)管內(nèi)剩余的水銀柱長為x,
3、則:
p2=(76-x) cmHg,V2=(100-x)S
根據(jù)玻意耳定律p1V1=p2V2
得:(76+20)×49S=(76-x)(100-x)S,
即:x2-176x+2 896=0,
解得:x≈18.4 cm,x′≈157.6 cm(舍去)
所求空氣柱長度為:100 cm-x=81.6 cm.
答案 81.6 cm
易錯辨析 (1)解物理題一定要注意分析討論答案的合理性,否則像本題若求出空氣柱長84 cm后,就草草收場,必然導(dǎo)致錯誤結(jié)果.
(2)要注意挖掘題目中物理過程的多種可能性,對存在多種可能性的問題,求解時可假設(shè)其中一種情況進(jìn)行推理論證.
一活塞將一定質(zhì)量
4、的理想氣體封閉在氣缸內(nèi),初始時氣體體積為3.0×10-3 m3.此時氣體的溫度和壓強(qiáng)分別為300 K和1.0×105 Pa.一段時間后,測得氣體的溫度和壓強(qiáng)分別為320 K和1.0×105 Pa.
(1)求此時氣體的體積.
(2)再保持溫度不變,在活塞上施加一作用力,使穩(wěn)定后氣體壓強(qiáng)變?yōu)?.0×104 Pa,求此時氣體的體積.
答案 (1)3.2×10-3 m3 (2)4.0×10-3 m3
解析 (1)以氣缸內(nèi)封閉氣體為研究對象,初狀態(tài):
V1=3.0×10-3 m3,T1=300 K,p1=1.0×105 Pa
末狀態(tài):T2=320 K,p2=1.0×105 Pa
由理想氣體狀態(tài)方程
=
得V2==3.2×10-3 m3
(2)由玻意耳定律得p2V2=p3V3
V3==4.0×10-3 m3