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- 2021-05-22 发布
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第11点 气体实验三定律的比较
定律名称
玻意耳定律
查理定律
盖—吕萨克定律
控制变量
质量一定
温度不变
质量一定
体积不变
质量一定
压强不变
研究变量
压强与体积
压强与温度
体积与温度
变量关系
成反比
成正比
成正比
公式
表达
pV=C
p1V1=p2V2
=C
=
=C
=
图象
表达
说明:(1)三定律的实验条件都要求压强不太大,温度不太低;(2)温度必须使用热力学温度.
对点例题 长为100 cm的内径均匀的细玻璃管,一端封闭,另一端开口,当开口竖直向上时,用20 cm水银柱封住l1=49 cm长的空气柱,如图1所示,当开口竖直向下时(设当时大气压强为76 cmHg),管内被封闭的空气柱长为多少?
图1
解题指导 设玻璃管的横截面积为S,初状态:
p1=(76+20) cmHg,V1=l1S
设末状态时(管口向下)无水银溢出,管内被封闭的空气柱长为l2
p2=(76-20) cmHg,V2=l2S
根据玻意耳定律有:p1V1=p2V2,解得:l2=84 cm.
因84 cm+20 cm=104 cm>100 cm(管长),这说明水银将要溢出一部分,原假设的末状态时(管口向下)无水银溢出不合理,求出的结果是错误的,故必须重新计算.
设末状态管内剩余的水银柱长为x,则:
p2=(76-x) cmHg,V2=(100-x)S
根据玻意耳定律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)
所求空气柱长度为:100 cm-x=81.6 cm.
答案 81.6 cm
易错辨析 (1)解物理题一定要注意分析讨论答案的合理性,否则像本题若求出空气柱长84 cm后,就草草收场,必然导致错误结果.
(2)要注意挖掘题目中物理过程的多种可能性,对存在多种可能性的问题,求解时可假设其中一种情况进行推理论证.
一活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,初始时气体体积为3.0×10-3 m3.此时气体的温度和压强分别为
300 K和1.0×105 Pa.一段时间后,测得气体的温度和压强分别为320 K和1.0×105 Pa.
(1)求此时气体的体积.
(2)再保持温度不变,在活塞上施加一作用力,使稳定后气体压强变为8.0×104 Pa,求此时气体的体积.
答案 (1)3.2×10-3 m3 (2)4.0×10-3 m3
解析 (1)以气缸内封闭气体为研究对象,初状态:
V1=3.0×10-3 m3,T1=300 K,p1=1.0×105 Pa
末状态:T2=320 K,p2=1.0×105 Pa
由理想气体状态方程
=
得V2==3.2×10-3 m3
(2)由玻意耳定律得p2V2=p3V3
V3==4.0×10-3 m3