Question

如图为“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验装置图．
（1）图中，实验器材A是

 

．
（2）一同学在两次实验中测得不同的（p、V）数据，发现p和V的乘积明显不同．若此同学的实验操作均正确，则造成此结果的可能原因是：

 

；

 

．
（3）为了保持注射器内气体的温度不变，实验中采取的主要措施有：避免用手握住注射器封闭有气体的部分；

 

．
（4）大气压强为p₀，注射器内气体的初始体积为10cm³．实验过程中，注射器内气体体积在4cm³至20cm³的范围内变化，注射器内部与外界压强差的最大值为

 

p₀．

Answer 1

分析：（1）用DIS研究在温度不变时，研究一定质量的气体压强与体积的关系时，压强由压强传感器A测量，体积由注射器上的刻度读出．
（2）根据气态方程

pV

T

=c分析实验误差的原因．
（3）本实验的条件是：温度不变、气体质量一定，所以要在等温条件下操作，注射器密封性要好，推拉活塞要缓慢．
（4）根据玻意耳定律：p₁V₁=p₂V₂，求解气体体积最大和最小时注射器气体的压强，再求解内外压强差的最大值．

解答：解：（1）本实验需要测量气体的体积和压强，体积由注射器的刻度直接读出，而实验器材A是压强传感器，可测出压强．
（2）根据理想气体状态方程

pV

T

=c知，p和V的乘积明显不同，可能是由于环境温度不同，导致气体的温度T不同造成的，也可能是由于注射器内气体的质量不同造成的．
（3）为了保持注射器内气体的温度不变，推拉活塞要缓慢．
（4）以注射器内气体为研究对象：
    初始时：p₁=p₀，V₁=10cm³；
    体积最小时：p₂=？，V₂=4cm³；
    体积最大时：p₃=？，V₃=20cm³；
根据玻意耳定律得：p₁V₁=p₂V₂=p₃V₃，
则得：p₂=

p1V1

V2

=

p0×10cm3

4cm3

=2.5p₀；p₃=

p1V1

V3

=

p0×10cm3

20cm3

=0.5p₀．
所以注射器内部与外界压强差的最大值为△p=p₂-p₀=1.5p₀
故答案为：
（1）压强传感器；
（2）环境的温度不同，注射器内气体的质量不同；
（3）推拉活塞要缓慢；
（4）1.5．

点评：本实验是验证性实验，要控制实验条件，此实验要控制两个条件：一是注射器内气体的质量一定；二是气体的温度一定，这是该实验能否成功的关键．