8.1三个气体实验定律
实验五气体三定律及气态方程的验证
实验五气体三定律及气态方程的验证在物理学的领域中，气体的性质一直是研究的重要课题之一。
其中，气体三定律以及气态方程为我们理解和描述气体的行为提供了有力的工具。
本次实验的目的就是要通过实际操作和数据测量，来验证这些定律和方程的准确性。
实验前，我们首先需要了解一下所要验证的气体三定律及气态方程的具体内容。
波义耳定律指出，在温度不变的情况下，一定质量气体的压强与体积成反比。
也就是说，当气体的温度保持恒定，如果对气体进行压缩，使其体积减小，那么气体的压强就会增大；反之，如果气体的体积增大，压强则会减小。
查理定律表明，在压强不变的条件下，一定质量气体的体积与热力学温度成正比。
这意味着当气体所受压强恒定，随着温度的升高，气体的体积会增大；温度降低时，体积则会减小。
盖吕萨克定律则说的是，在体积不变时，一定质量气体的压强与热力学温度成正比。
即当气体的体积固定不变，温度上升，压强增大；温度下降，压强减小。
而综合这三个定律，我们可以得到理想气体状态方程，即 PV ＝nRT ，其中 P 是气体压强，V 是气体体积，n 是气体的物质的量，R 是理想气体常数，T 是热力学温度。
为了进行这个实验，我们准备了以下实验器材：一个带有刻度的注射器、一个气压计、一个温度计、一个恒温箱以及一些必要的连接装置。
实验开始，首先验证波义耳定律。
我们在室温下，将一定量的气体吸入注射器中，记录此时的体积和压强。
然后，通过缓慢推动注射器的活塞，逐渐减小气体的体积，并同时记录相应的压强值。
经过多次测量，我们得到了一系列体积和压强的数据。
将这些数据绘制成图表，可以清晰地看到，在温度不变的情况下，压强与体积的乘积基本保持恒定，从而验证了波义耳定律。
接下来验证查理定律。
我们将注射器放入恒温箱中，设置不同的温度，保持压强不变，测量并记录不同温度下气体的体积。
同样，将这些数据进行整理和分析，结果表明，在压强不变时，气体的体积与温度呈线性关系，符合查理定律的描述。
气体三大定律公式
气体三大定律公式
气体是物质的一种形式，它有着独特的物理性质和化学性质，在物理和化学实验中经常拿来做实验以研究它们的性质。
气体的研究，最重要的就是气体三大定律，它们是：热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
接下来我们将从三大定律介绍它们的定律公式。
热力学第一定律，也叫开普勒第一定律或热守恒定律，定义了热能的守恒定律，即热能的总量是恒定的，它的定律公式如下：
Q_0=Q
其中，Q_0是初始热能，Q是最终热能。
热力学第二定律，也叫吉布斯定律，定义了热机的运行原则，即热能转换成工作的本质，它的定律公式如下：
Q = W +U
其中，Q表示热能，W表示系统做出的功，ΔU表示系统内部能量变化。
最后一个定律是热力学第三定律，也叫临界温度第三定律，它定义了温度变化是热力学反应的关键因素。
它的定律公式是：
T_0 S_0 = T S
其中，T_0表示初始温度，S_0表示初始熵，T表示最终温度，S 表示最终熵。
从气体实验的角度来看，上述的三大定律公式是不可缺少的，它们是研究气体的关键部分。
气体的变化受到上述三大定律的约束，只
有理解其三大定律公式，才能根据实验结果，对气体的变化现象正确解释。
气体的研究，除了研究气体的变化现象外，还有通过实验探索气体的基本特性，如温度、压力等等。
实验中，在运用上述三大定律公式的同时，既要探究系统内部的能量变化，又要研究气体的流动性。
气体的变化影响着它的性质，也会影响它的环境，因此理解气体的变化至关重要，而上述三大定律公式可以帮助我们正确地对气体的变化现象作出解释，并且可以为我们研究气体的本质特性提供更多有价值的信息。
《气体实验定律》课件
本次PPT课件介绍气体实验定律，通过详细讲解气体基本概念、测量方法以及 各个定律的表述、图示和应用范例，帮助您掌握气体的重要性和应用场景。
气体基本概念
气体特征
气体是一种没有定形的物质，具有压强、体积、温度等特征。
气体基本假定
气体的分子间距很大，气体分子间的相互作用力很小，在运动中自由碰撞，其碰撞、弹性和 速率服从一定的统计规律。
利用装置测量气体的体积和摩尔数，验
证摩尔定律。
3
算式推导和应用范例
通过摩尔方程，摩尔分数、分子式、密 度等重要物理量均可计算。
理想气体状态方程
方程表述
最基本的气体定理，表示一定条 件下物质的压强、体积、摩尔数 和温度之间的关系。
实验验证和限制条件
不能过于密集，分子间距离应远 大于分子本身大小，才符合理想 气体状态。
算式推导和应用范例
应用理想气体状态方程，可计算 摩尔质量、分子速率、凝固和沸 点等重要物理量。
总结
1 回顾气体实验定律
玛丽蒙德定律、查理定律、摩尔定律和理想气体状态方程，为研究气体的性质和应用提 供了重要的定律基础。
2 总结应用场景和限制
虽然这些定律和方程都有各自的应用场景，但其在实际应用过程中需要考虑到各种限制 条件，并且需要进行多个参数的测量和计算。
气体标准状态
一个标准大气压下、温度为 0℃ 时，单位体积气体的质量为 1.293g，称为标准状态。
玛丽蒙德定律
定律表述
实验装置图示
相同温度和压强下，不同气体的 体积与它们的摩尔数成直接正比。
摆放实验装置，通过测量容器的 体积变化、压强和物质的摩尔数 的比值，验证定律表述。
算式推导和应用范例
通过玛丽蒙德方程，可计算沸点 和密度等物理量。
《气体实验定律》ppt课件
1.0 0.5
T/K O 100 200 300 400
甲
乙
23
24
25
（2）P与热力学温度 T 成正比，不与摄氏温度成正 比，但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比．
12
2．图像 –等容线 ①图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一
根等容线上各状态的体积相等 ②其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小,斜
率越大，体积越小
13
练习1、密闭在容积不变的容器中的气体，当温度 降低时：D A、压强减小，密度减小； B、压强减小，密度增大； C、压强不变，密度减小； D、压强减小，密度不变
(1)内容：一定质量的某种理想气体发生状态变 化时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值 保持不变． （（23））公条式件：：压PT1V1强1 不PT太2V2 2大（，温或度不PT太V =低C （符）合三 个气体实验定律） （4）注意：变化过程质量保持不变。 各物理量单位要统一，温度必须使用热力学温度
p
23 1 0
结论:t3>t2>t1
V
9
例题1
例1（2010广东高考）. 如图所示，某种自动 洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭 一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的 空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗 衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气（B ）
体积不变，压强变小 体积变小，压强变大 体积不变，压强变大 体积变小，压强变小
在物理学中，当需要研究三个物 理量之间的关系时，往往采用“保持 一个量不变，研究其它两个量之间的 关系，然后综合起来得出所要研究的
几个量之间的关系”，
4
气体的等温变化
1、等温变化： 气体在温度不变的状态下，发生的
8.1气体的等温变化(fjw)
在物理学中，当需要研究三个物 理量之间的关系时，往往采用“保持 一个量不变，研究其它两个量之间的 关系，然后综合起来得出所要研究的
几个量之间的关系”，
引
引言
入
今天，我们便来研究气体的三个状 态参量T、V、p之间的关系。
首先，我们来研究：当温度（ T ） 保持不变时，体积（ V ）和压强（ p ） 之间的关系。
3、图像表述：
p
p
·A
·A
0
1/V 0
V
说
需要注意的问题
明
研究对象:一定质量的气体
适用条件:温度保持不变化
适用范围：温度不太低，压强不太大
思考与讨论
同一气体，不同温度下等温线是不同的， 你能判断那条等温线是表示温度较高的情形 吗？你是根据什么理由作出判断的？
p
23 1 0
结论:t3>t2>t1
V
例题 一个足球的体积是2.5L。用打气 筒给这个足球打气，每一次都把体积为 125mL,压强与大气压相同的气体打进 球 内。如果在打气前足球已经是球形 并且里面的压强与大气压相同，打了 20次后，足球内部空气的压强是大气 压的多少倍？你在得出结论时考虑到了 什么前提？实际打气时能满足你的前提 吗？
气体的等温变化
复
气体的状态参量
习
1、温度
热力学温度T ：开尔文 T = t ＋ 273 K
2、体积
体积 V 单位：有L、mL等
3、压强
压强 p 单位：Pa（帕斯卡）
引
问题
入
一定质量的气体，它的温度、体
积和压强三个量之间变化是相互对应 的。我们如何确定三个量之间的关系 呢？
引
方法研究
三大气体实验定律
三大气体实验定律三大气体实验定律在化学研究中，气体是一种非常重要的物质状态，因为气体分子的运动活跃，容易受外界影响，而且气体实验也比较简单。
基于这些优点，科学家们不断探索和研究气体的性质，并发现了一些重要的实验定律。
本文将介绍三大气体实验定律，分别为波伦定律、查理定律和盖-吕萨克定律。
一、波伦定律波伦定律是描述气体压强与温度关系的实验定律。
观察一定质量且体积不变的气体，当其温度升高时，气体压强也会随之升高，而且二者的关系是线性的。
这就意味着，当气体温度低于绝对零度时，气体分子的平均动能随之增加，分子与容器壁的碰撞频率和力度也会增加，从而导致气体压强的增加。
二、查理定律查理定律描述气体体积与温度关系的实验定律。
观察一定质量的气体，当温度升高时，气体体积也会随之扩大。
这个定律还提供了一个官方的数学表达式，即等压下，气体体积与温度间成线性关系，公式为V = V0(1 + αΔT)，其中V0为气体在0℃下的体积，α为比热膨胀系数，ΔT为气体温度升高量。
三、盖-吕萨克定律盖-吕萨克定律描述了气体状态方程，即PV = nRT。
其中P为气体压强，V为气体体积，n为气体摩尔数，R为普适气体常数，T为气体温度（单位为开尔文）。
这个定律基于实验发现，当一定物质量的气体，其压强、体积和温度这三个物理量任意变化时，有着确定的数学关系。
总结三大气体实验定律从不同角度描述了气体的性质，其中的波伦定律、查理定律和盖-吕萨克定律，是化学研究的基础定律。
通过这些定律的了解和应用，我们可以更加深入地理解气体的性质和行为，给化学实验和工业生产带来了极大的帮助。
气体实验定律
气体实验定律气体实验定律教学目标知识目标1、知道什么是等温变化，知道玻意耳定律的实验装置和实验过程，掌握玻意耳定律的内容与公式表达．2、知道什么是等容变化，了解查理定律的实验装置和实验过程，掌握查理定律的内容与公式表达．3、掌握三种基本图像，并能通过图像得到相关的物理信息．能力目标通过实验培养学生的观察能力和实验能力以及分析实验结果得出结论的能力．情感目标通过实验，培养学生分析问题和解决问题的能力，同时树立理论联系实际的观点．教学建议教材分析本节的内容涉及三个实验定律：玻意耳定律、查理定律和盖·吕萨克定律．研究压强、体积和温度之间的变化关系，教材深透了一般物理研究方法——“控制变量法”：在研究两个以上变量的关系时，往往是先研究其中两个变量间的关系，保持其它量不变，然后综合起来得到所要研究的几个量之间的关系，在牛顿第二定律、力矩的平衡、单摆周期确定等教学中，我们曾经几次采用这种方法．教法建议通过演示实验，及设定变量的方法得到两个实验定律；注意定律成立的条件．提高学生对图像的分析能力．教学设计方案教学用具：验证玻意耳定律和查理定律的实验装置各一套．教学主要过程设计：在教师指导下学生认识实验并帮助记录数据，在教师启发下学生自己分析总结、推理归纳实验规律．课时安排：2课时教学步骤（一）课堂引入：教师讲解：我们学习了描述气体的三个物理参量——体积、温度、压强，并知道对于一定质量的气体，这三个量中一个量变化时，另外两个量也会相应的发生变化，三个量的变化是互相关联的，那么，对于一定质量的气体，这三个量的变化关系是怎样的呢？这节课，我们便来研究一下！（二）新课讲解：教师讲解：在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”，我们研究一定质量的气体温度、体积、压强三者的关系，就可以采用这种方法．首先，我们设定温度不变，研究气体体积和压强的关系．1、气体的压强与体积的关系——玻意耳定律演示实验：一定质量的气体，在保持温度不变的情况下改变压强，研究压强与体积的关系．让学盛帮助记录数据．压强 Pa0.51.01.52.02.53.03.54.0体积V/L8.04.02.72.01.61.31.11.04.04.04.054.04.03.93.854.0以横坐标表示气体的体积，纵坐标表示气体的压强，作出压强p 与体积的关系如图所示．可见，一定质量的气体，在体积不变的情况，压强P随体积V的关系图线为一双曲线，称为等温线．①见等温线上的每点表示气体的一个状态．②同一等温线上每一状态的温度均相同．③对同一部分气体，在不同温度下的等温线为一簇双曲线，离坐标轴越近的等温线的温度越高．通过实验得出，一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V的乘积保持不变，即：常量或压强p与体积V成反比，即：这个规律叫做玻意耳定律，也可以写成：或例如：一空气泡从水库向上浮，由于气泡的压强逐渐减小，因此体积逐渐增大．例题1：如图所示，已知：，求：和解：根据图像可得：∵ 封闭在管中的气体质量、温度均不变．即：解得：2、气体的压强与温度的关系——查理定律演示实验：一定质量的气体，在体积保持不变的情况下改变温度，研究压强与温度的关系．让学生帮助记录数据．压强 Pa1.01.11.21.31.41.51.61.7温度T/K300330360390420450480510以横坐标表示气体的温度，纵坐标表示气体的压强，作出压强p 与温度T的关系如图所示．可见，一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度的关系，图线为通过原点的一条直线，称为等容线．①等容线上的每一点表示气体的一个状态．②同一等容线上每一状态的体积均相同．③对同一部分气体，在不同体积下的等容线为一簇通过原点的直线，离横轴越远的等容线的体积越大（）．通过实验得出，一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T之比保持不变，即：常量或压强p与热力学温度T成正比，即：这个规律叫做查理定律，也可以写成：或例如：乒乓球挤瘪后，放在热水里泡一会儿，由于球内气体温度升高，压强增大，就把乒乓球挤回球形．例题2：一定质量的某种气体在20℃时的压强是 Pa，保持体积不变，温度升高到50℃，压强是多少？温度降到－17℃时，压强是多少？解：∵因气体的质量和体积均不变∴即3、气体的体积和温度的关系——盖·吕萨克定律教师讲解：由前面我们得到：；；则可以得到：也就是说：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比，即：，这个规律叫做盖·吕萨克定律，也可以写成：或一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度的关系图线为通过原点的直线，称为等压线．①等压线上每一点表示气体的一个状态．②同一等压线上每一状态的压强相等．③对同一部分气体，在不同压强下的等压线为一簇通过原点的直线，离横轴越远的等压线的压强越大（）．教师总结：理想气体的状态方程是由实验定律推证出来的，我们也可以把玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定律分别看成是在温度、体积、压强不变的情况下理想气体状态方程的特殊情况，或者说，理想气体的状态方程包括了三个实验定律．（三）板书设计二、气体实验定律1、气体的压强与体积的关系——玻意耳定律内容：图像：表达式：2、气体的压强与温度的关系——查理定律内容：图像：表达式：3、气体的温度与体积的关系——盖·吕萨克定律：内容：图像：表达式：气体实验定律。
气体三大定律及状态方程
3.一定质量的理想气体的p－t图象如图所示，在状态 A变到状态B的过程中，体积（ D ） A．一定不变 B．一定减小 C．一定增加 D．不能判定怎样变化 4.一定质量的气体，经历一膨胀过程，这一过程可以 用图所示 的直线ABC来表示，在A、B、C三个状态 上 ，气体的温度TA、TB、TC相比较，大小关系为( C ) A.TB＝TA＝TC B.TA＞TB＞TC C.TB＞TA＝TC D.TB＜TA＝TC
7.贮气筒的容积为100L，贮有温度为27℃、压强为30 atm的氢气，使用后温度降为20℃，压强降为20atm，求 用掉的氢气占原有气体的百分比？
50 B.气体压强比原来增加了273
C.气体压强是原来的3倍
50 D.气体压强比原来增加了 323变化到状态B，这一过程在V-T图上表示如图所示， 图象的应用 是（ AD ） A.在过程AC中，气体压强不断变大 B.在过程CB中，气体压强不断变小 C.在状态A时，气体压强最大
5.某气体的等容线如图所示，线上的两点A、B表示 气体所处的两个状态. A、B两个状态的体积比 1:1 ，压强比________ 2:1 ，温度比_________. 2:1 _______
6.一定质量的理想气体，其状态变化如图中 等容变化 过程 箭头所示顺序进行，则AB段是________ 查理 等压变化 ，遵守_________ 定律，BC段是 __________ 盖-吕萨克 定律，若CA段是以纵轴 过程，遵守_________ 和横轴为渐近线的双曲线的一部分，则CA段 等温变化 过程，遵守________ 玻意耳 定律。 是________
p 查理定律： C T V 盖-吕萨克定律： C T
pV C T
p1V1 p2V2 或 T1 T2
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8.1三个气体实验定律 班级： 姓名：
【教学目标】
1、 知道气体的状态及三个参量。
2、掌握玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律的内容、数学表达式和适用条件，并能应用它们解决气体的状态变化的问题、解释生活中的有关现象。
3、知道p —V 图象 p-t 图象和V-T 图像的物理意义。
4、会用玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律进行有关计算。
【教学重点】
1、 玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律的内容、数学表达式和适用条件。
2、p —V 图象 p-t 图象和V-T 图像的物理意义
【预学单】
1、研究气体的性质，用 、 、 三个物理量描述气体的状态，我们把这几个物理量叫做气体的状态参量。
2、等温变化： 。
等容变化： 。
等压变化： 。
气体的三个状态参量之间会互相影响，为了研究它们之间的定量关系，我们可以采用 。
【研学单】
主题一：气体的等温变化
【实验】课本P18: 研究一定质量的气体保持温度不变，压强与体积的关系
1、实验前，请同学们思考以下问题：
①怎样保证气体的质量是一定的？ ②怎样保证气体的温度是一定的？
2、实验数据的收集
①压强直接由压强计读出 ②空气柱的体积由空气柱的长度l 与横截面积S 的乘积得。
思考：是否一定要测量空气柱的横截面积？
3、玻意耳定律
一定质量的气体，温度不变时，气体的压强与体积成 。
表达式：
用图象表述玻意耳定律（等温线）
0 p
1/V 0 p V
例1、某容器的容积是5L，里面所装气体的压强为1×106pa,如果温度不变，把容器开关打开后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？（已知外界大气压为1×105pa）
主题二：气体的等容变化
1、思考以下现象是怎么发生的？
①打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破
②冬天早上的水瓶塞子难拔出来
③瘪了的兵乓球放在热水里就可以恢复原状
2、阅读课本P21，了解一定质量的气体保持体积不变，压强和温度的关系
作出P-t图像和P-T图像：
查理定律：
一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度。
表达式：
例2、上端开口、竖直放置的玻璃管，管中有一段15 cm长的水银柱将一些空气封闭在管中，如图所示，此时气体的温度为27℃.当温度升高到30℃时，为了使气体体积不变，需要再注入长水银柱？设大气压强为p0＝75 cmHg且不变，水银密度ρ＝13.6 g/cm3.
主题三：气体的等压变化
阅读课本P22，了解一定质量的气体在压强不变的情况下体积和温度的关系，作出V-T图像：
盖-吕萨克定律：
一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V和热力学温度T 。
表达式：
例3、汽缸A中封闭有一定质量的气体，活塞B与A的接触是光滑且不漏气的，B上放一重物C，B与C的总重为G，大气压为p0.求当汽缸内气体温度是20℃时，活塞与汽缸底部距离为h1；当汽缸内气体温度是100℃时，活塞与汽缸底部的距离是多少？
【课堂反馈】
1、下列过程可能发生的是（）
A、气体的温度变化，但压强、体积保持不变
B、气体的温度、压强保持不变，而体积发生变化
C、气体的温度保持不变，而压强、体积发生变化
D、气体的温度、压强、体积都发生变化
2、一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中，内封一定质量的气体，管内水
银面低于管外，在温度不变时，将玻璃管稍向下插入一些，下列说法正确的是（）
A.玻璃管内气体体积减小
B.玻璃管内气体体积增大
C.管内外水银面高度差减小
D.管内外水银面高度差增大
3、一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程，A、C两点在同一
条双曲线上，则此变化过程中（）
A、从A到B的过程温度升高
B、从B到C的过程温度升高
C、从A到C的过程温度先降低再升高
D、A、C两点的温度相等
4、某种气体在状态Ａ时压强2×105Pa,体积为1m3,温度为200K,(1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B 的体积为2m3,求状态B 的压强.(2)随后,又由状态B 在等容过程中变为状态C ,状态C 的温度为300K,求状态C 的压强.
【续学单】
1、一定质量的气体当体积不变而温度由100℃上升到200℃时，其压强（）
A. 增大到原来的两倍
B. 比原来增加100/273倍
C. 比原来增加100/373倍
D. 比原来增加1/2倍
2、将质量相同的同种气体A、B分别密封在体积不同的两容器中，保持两
部分气体体积不变，A、B两部分气体压强温度的变化曲线如图所示，下列
V
C
O
p
B
A
AAAA
说法正确的是（）
A. A部分气体的体积比B部分小
B. A、B直线延长线将相交于t轴上的同一点
C. A、B气体温度改变量相同时，压强改变量也相同
D.A、B气体温度改变量相同时，A部分气体压强改变量较大
3、理想气体状态变化的p－V图象如图所示，其中AB平行于p轴，BC平行于V轴．CA的延长线通过坐标原点O，已知A状态的热力学温度为T1，B状态的热力学温度为T2，求C状态的热力学温度．
4、抽气机对某容器抽气，已知被抽容器的容积是抽气机最大活动容积的两倍，在按最大活动容积抽气2次后，容器中气体的压强变为原来的倍。
5、容积为2L的烧瓶，在压强为1.0×105Pa时，用塞子塞住，此时温度为27℃，当把它加热到127℃时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把盖子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27℃，外界压强始终为1.0×105P求：
（1）塞子打开前的最大压强
（2）27℃时剩余空气的压强
（3）若标况（1标准大气压，0℃）下气体的摩尔体积为22.4L/mol，则剩余空气中含有多少个分子？。