气体的压强与体积的关系实验 11．3 气体的压强与体积的关系

〔目的〕研究一定质量的气体，在温度不变时，压强与体积的关系。

〔器材〕注射器、钩码、气压计、铁架台、测力计。

〔 步 骤 〕 1．在注射器内密封一定质量的空气，为了使变化过程中密封空气的

温度保持不变，活塞移动时要缓慢。 2．先在活塞框架上加几个钩码，然后逐次减少钩码，使密封空气的

压强减小，记下每次气体的体积与压强。 3．在钩码全部取下后，再用测力计慢慢提起活塞（图 11-14），继

续减小压强，记下每次气体的体积与压强。

〔记录〕

实验表明，一定质量的气体，在温度不变时，压强与体积成反比。

即

pV=恒量，或 p1V1=p2V2。

这个规律称为玻意耳定律，是英国科学家玻意耳（1627～1691）在

1660 年发现的。这个状态变化过程由于温度不变，所以称为等温过程或等温变化。用实验 11．3 的记录，可以画出一定质量气体，在温度不变时的压强- 体积图象，简称 p-V 图。气体的等温线是双曲线（图 11-15）。 [例题 11．5] 图 11-16 为一个验证玻意耳定律的演示实验装置。往

A 管中打气，B 管内一定质量的气体就会受到压缩。相反，从 A 管中抽气， B 管内气体就会膨胀，它的压强可从压强计上读出。如 B 管中气体体积为2×10−3m3，压强计读数为 5×104Pa。当 B 管中气体体积变为 0.5×10−3m3 时，压强计读数为多大？

解 由于 P1=5×104Pa，V1=2×10-3m3，V2=0.5×10-3m3。

根据 p1V1=p2V2，可以算出此时压强计的读数

p2 =

p1V1

V2

= 5 × 10⁴ × 2 × 10⁻³

0.5 × 10⁻³

Pa = 2 × 10⁵

Pa。

[例题 11．6] 在一端封闭、另一端开口、内径均匀的直玻璃管内注入一段长 15cm 的汞柱，就可以粗略地测大气压。玻璃管水平放置时，被汞柱封闭的空气柱长 30cm。将玻璃管缓慢地转动到使开口竖直向上时， 空气柱长 25cm（图 11-17），求大气压。

解 确定被汞柱封闭的空气柱为研究对象，设其截面积为 S。在玻璃管水平时，密闭气体的压强 p1 等于大气压 p0，体积为 V1。当玻璃管竖直放置时，气体的压强为 p2，体积为 V2。由于气体质量一定，温度不变， 可以运用玻意耳定律 p1V1=p2V2，求出大气压。

由于 p1=p0，

p2=p0＋ρgh=p0+13.6×103×9.8×0.15Pa，

=p0+2×104Pa，

将 V1=0.3S、V2=0.25S 代入 p1V1=p2V2，得p0×0.3S=(p0+2×104)×0.25S，

所以，大气压 p0=1×105Pa。