氣體的等壓變化實驗裝置

❶ 熱容的理論

物體在某一過程中，每升高（或降低）單位溫度時從外界吸收（或放出）的熱量。如傳遞的熱量為 ΔQ溫度改變ΔT時，物體在該過程中的熱容C被定義為其單位為 J/K。熱容同物質的性質、所處的狀態及傳遞熱量的過程有關，並同物質系統的質量成正比。可見，必須指明系統所經歷的過程，熱容才具有確定的值。熱容隨過程的不同而不同，它不是狀態函數。對於一般的流體系統，如氣體、液體，在實際問題中經常用到的是系統在等壓過程和等容過程的熱容，分別稱為定壓熱容CP0和定容熱容Cv。

對實際氣體和液體來說，定壓熱容不僅同溫度有關，還同所處的壓強有關,因而CP0隨溫度T、壓強p而變化。與此相似, Cv隨溫度T、體積V而變化。當p或V一定時，熱容將只隨溫度變化。以水為例，在標准大氣壓下,1克水溫度在 0～100°C之間其定壓熱容隨溫度的變化如下圖所示。 應用熱力學第一定律和熱力學態函數，還可將CP0和Cv表示為如下的常用形式式中H和U為系統的態函數焓和內能。CP0和Cv均可由實驗測出，因為實驗裝置中固定壓強較為容易，所以通常測量的是定壓熱容，而定容熱容是通過測量等壓膨脹系數α 及等溫壓縮系數 k，利用關系而得到（V 為物體的體積，T 為熱力學溫度）。對氣體來說，還可測量出CP0和Cv的比值γ，應用γ=CP0/ Cv，計算得到Cv。
各種不同的系統在一定條件下,有其各自的熱容,列表如下： 表中每一種熱容均是兩個參量的函數，當狀態變化的范圍較小時，熱容實際上可視為常數。當溫度趨於絕對零度時，各種物質的熱容都趨近於零。
對於單元二相系，還可以引入二相平衡熱容的概念。以C娝表示相1的二相平衡熱容,其定義是在加熱過程中保持相1同相2平衡的條件下,使處於相1的物質溫度升高1K所吸收的熱量。C姟表示相2的二相平衡熱容,即在加熱過程中保持相2同相1平衡,使處於相2的物質溫度升高1K所吸收的熱量。計算表明，一定質量水的二相平衡熱容同水的定壓熱容相差很少。

❷ 氣體比熱容比實驗上採用測量方法有哪些

氣體比熱容比實驗上採用測量方法有哪些
可以用Dmass氣體質量流量控制器來調節氣體的流
量大小，其原理也是用氣體的定壓比熱原來來測量流量的。

❸ 有一組同學對溫度計進行專題研究．他們通過查閱資料得知十七世紀時伽利略曾設計過一個溫度計，其結構為，

❹ 氣體的等容變化和等壓變化

炎熱的夏天，給汽車輪胎充氣時，一般都不充得太足（如圖所示）；給自行車輪胎打氣時，也不能打得太足。這是什麼原因呢？

解：輪胎體積一定，根據查理定律可知，氣體壓強與熱力學溫度成正比，當輪胎打足氣後，溫度升高，輪胎內氣體壓強增大，車胎容易脹破。

火罐內的氣體體積一定，冷卻後氣體的溫度降低，壓強減小，故在大氣壓作用下被「吸」在皮膚上。

對於一定質量的氣體，在壓強不變時，體積增大到原來的兩倍，則下列正確說法的是（B）氣體的熱力學溫度升高到原來的兩倍。

例題：在冬季，剩有半瓶熱水的暖水瓶經過一個夜晚後，第二天拔瓶口的軟木塞時覺得很緊，不易拔出來.這種現象的主要原因是（D）瓶內氣體因溫度降低而壓強減小。

例題：某登山運動員在接近山頂時，裸露在手腕上的防水手錶的表盤玻璃突然爆裂了，而手錶沒有受到任何撞擊，該手錶出廠時給出的參數為：27℃時表內氣體壓強為1.0×10⁵Pa（常溫下的大氣壓強值），當內、外壓強差超過6.0×10⁴Pa時表盤玻璃將爆裂.當時登山運動員攜帶的溫度計的讀數是-21℃，表內氣體體積的變化可忽略不計.

（1）通過計算判斷手錶的表盤玻璃是向外爆裂還是向內爆裂？

（2）當時外界的大氣壓強為多少？

例題：兩個容器A、B用截面均勻的水平玻璃管相通，如圖所示，A、B中所裝氣體溫度分別為10℃和20℃，水銀柱在管中央平衡，如果兩邊溫度都升高10℃，則水銀柱將（B）向右移動。

相傳三國時期著名的軍事家、政治家諸葛亮被司馬懿困於平陽，無法派兵出城求救。就在此關鍵時刻，諸葛亮發明了一種可以升空的信號燈一一孔明燈，並成功進行了信號聯絡，其後終於順利脫險，試論述孔明燈能夠升空的原理。

解：孔明燈是利用火焰的熱量使容器內的氣體等壓膨脹，使部分氣體從孔明燈內溢出，進而使孔明燈內氣體的質量減小，當大氣對孔明燈的浮力恰好等於孔明燈的重力時，即達到孔明燈升空的臨界條件，若繼續升溫，孔明燈就能升空了。

例題：我國西部地區，有一種說法：「早穿棉襖午披紗，圍坐火爐吃西瓜」，反映晝夜溫差大的自然現象.有一房間內中午溫度37°C，晚上溫度7°C，假設大氣壓強不變，求晚上房間增加空氣質量與中午房間內空氣質量之比。

方法一：收集法（構建等壓過程，壓強相等體積就可以直接相加）
採用假設法，假設房間體積變大而空氣總的分子數目不變，則氣體做等壓變化，根據蓋呂薩克定律定律列方程求溫度變化後的氣體體積之比，等於含有的分子質量比.

方法二：求物質的量
n=pV/RT
n₁=pV/R·310
n₂=pV/R·280
n₁/n₂=28/31
△m/m₀=3/28

例題：燈泡內充有氮氬混合氣體，如果要使燈泡內的混合氣體在500℃時的壓強不超過1atm，在20℃下充氣，燈泡內氣體的壓強至多能充到多少？

例題：如圖，
一導熱性良好的氣缸內用活塞封住一定量的氣體（不計活塞與缸壁摩擦），當溫度升高時，改變的量有（）氣體壓強p。

例題：如圖所示，
某同學用封有氣體的玻璃管來測絕對零度。當容器中的水溫是30℃時，空氣柱的長度為30cm；當容器中的水溫是90℃時，空氣柱的長度為36cm。則該同學測得的絕對零度相當於（）-271℃。

例題：某校外學習小組在進行實驗探討，如圖所示，在燒瓶上連著一根玻璃管，用橡皮管把它跟一個水銀壓強計連在一起，在燒瓶中封入了一定質量的理想氣體，整個燒瓶浸沒在溫水中.用這個實驗裝置來研究一定質量的氣體在體積不變時，壓強隨溫度的變化情況.開始時水銀壓強計U形管兩端水銀面一樣高，在下列幾種做法中，能使U形管左側水銀面保持原先位置（即保持瓶內氣體體積不變）的是（）乙同學：把燒瓶浸在熱水中，同時把A向上移。

例題：如圖所示，
用橡皮帽堵住注射器前端的小孔，用活塞封閉了一部分空氣在注射器中，當把注射器豎直放入冰水混合物中後，不計摩擦，下列說法中正確的是（AD）封閉氣體壓強不變、活塞將向下移動。

例題：如圖所示，
帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架台上，其下部放入盛水的燒杯中。注射器活塞的橫截面積S＝5×10⁻⁵m²，活塞及框架的總質量m₀＝5×10⁻²kg，大氣壓強p₀＝1.0X10⁵Pa。當水溫為t₀＝13℃時，注射器內氣體的體積為5.5mL（g＝10m/s²）。
（1）向燒杯中加入熱水，穩定後測得t₁＝65℃時，氣體的體積為多大？
（2）保持水溫t₁＝65℃不變，為使氣體的體積恢復到5.5mL，則要在框架上掛質量多大的鉤碼？

例題：如圖所示，
容器A和B分別盛有氫氣和氧氣，用一段水平細玻璃管連通，管內有一段水銀柱將兩種氣體隔開。當氫氣的溫度為0℃、氧氣溫度為20℃時，水銀柱保持靜止。判斷下列情況下，水銀柱將怎樣移動？
（1）兩氣體均升高20℃；
（2）氫氣升高10℃，氧氣升高20℃；
（3）若初狀態如圖所示且氣體初溫相同，則當兩氣體均降低10℃時，水銀柱怎樣移動？

例題：如圖所示，
帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架台上，其下部放入盛水的燒杯中。注射器活塞的橫截面積S＝5×10⁻⁵m²，活塞及框架的總質量m₀＝5×10⁻²kg，大氣壓強p₀＝1.0X10⁵Pa。當水溫為t₀＝13℃時，注射器內氣體的體積為5.5mL（g＝10m/s²）。
（1）向燒杯中加入熱水，穩定後測得t₁＝65℃時，氣體的體積為多大？
（2）保持水溫t₁＝65℃不變，為使氣體的體積恢復到5.5mL，則要在框架上掛質量多大的鉤碼？

例題：如圖所示，
容器A和B分別盛有氫氣和氧氣，用一段水平細玻璃管連通，管內有一段水銀柱將兩種氣體隔開。當氫氣的溫度為0℃、氧氣溫度為20℃時，水銀柱保持靜止。判斷下列情況下，水銀柱將怎樣移動？
（1）兩氣體均升高20℃；
（2）氫氣升高10℃，氧氣升高20℃；
（3）若初狀態如圖所示且氣體初溫相同，則當兩氣體均降低10℃時，水銀柱怎樣移動？