用DIS研究气体等容变化

实验目的

研究一定质量的气体在体积不变时，压强与温度的关系。

实验原理

一定质量的气体，体积不变时，压强 p 与热力学温度 T 成正比，即 p/T = 常量（查理定律）。p-t 图线为直线，反向延长线与 t 轴的交点约为 -273 ℃。

实验器材

• 试管或烧瓶（封闭气体）
• 压强传感器
• 温度传感器
• 数据采集器
• 计算机
• 水槽、热水和冷水

实验步骤

1. 把试管或烧瓶通过细管连接压强传感器，浸入水槽，温度传感器放在瓶旁的水中。
2. 打开软件，记录初始温度和压强。
3. 向水槽中缓慢加入热水，使温度逐步升高，待示数稳定后记录数据。
4. 重复几次，得到多组温度和压强数据。
5. 作 p-t 图线，并将图线反向延长，观察与 t 轴的交点。

实验现象与结论

温度升高，气体压强增大；p-t 图线近似为直线，反向延长线与 t 轴交于约 -273 ℃。说明体积不变时，一定质量气体的压强与热力学温度成正比。

注意事项

• 热水小心烫伤
• 瓶口和连接处要密封，不能漏气
• 升温要缓慢，使气体与水温一致

常见问题

为什么 p-t 图线反向延长线交于 -273 ℃？

p 与热力学温度 T 成正比，T = 0 K 对应约 -273 ℃，此时图线外推到压强为零。

实验中气体体积真的完全不变吗？

细管和传感器内有少量体积，温度变化也略有影响，实验中近似视为不变。