Question

如圖為“用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積的關系”實驗裝置圖．
（1）圖中，實驗器材A是

 

．
（2）一同學在兩次實驗中測得不同的（p、V）數(shù)據，發(fā)現(xiàn)p和V的乘積明顯不同．若此同學的實驗操作均正確，則造成此結果的可能原因是：

 

；

 

．
（3）為了保持注射器內氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施有：避免用手握住注射器封閉有氣體的部分；

 

．
（4）大氣壓強為p₀，注射器內氣體的初始體積為10cm³．實驗過程中，注射器內氣體體積在4cm³至20cm³的范圍內變化，注射器內部與外界壓強差的最大值為

 

p₀．

Answer 1

分析：（1）用DIS研究在溫度不變時，研究一定質量的氣體壓強與體積的關系時，壓強由壓強傳感器A測量，體積由注射器上的刻度讀出．
（2）根據氣態(tài)方程

pV

T

=c分析實驗誤差的原因．
（3）本實驗的條件是：溫度不變、氣體質量一定，所以要在等溫條件下操作，注射器密封性要好，推拉活塞要緩慢．
（4）根據玻意耳定律：p₁V₁=p₂V₂，求解氣體體積最大和最小時注射器氣體的壓強，再求解內外壓強差的最大值．

解答：解：（1）本實驗需要測量氣體的體積和壓強，體積由注射器的刻度直接讀出，而實驗器材A是壓強傳感器，可測出壓強．
（2）根據理想氣體狀態(tài)方程

pV

T

=c知，p和V的乘積明顯不同，可能是由于環(huán)境溫度不同，導致氣體的溫度T不同造成的，也可能是由于注射器內氣體的質量不同造成的．
（3）為了保持注射器內氣體的溫度不變，推拉活塞要緩慢．
（4）以注射器內氣體為研究對象：
    初始時：p₁=p₀，V₁=10cm³；
    體積最小時：p₂=？，V₂=4cm³；
    體積最大時：p₃=？，V₃=20cm³；
根據玻意耳定律得：p₁V₁=p₂V₂=p₃V₃，
則得：p₂=

p1V1

V2

=

p0×10cm3

4cm3

=2.5p₀；p₃=

p1V1

V3

=

p0×10cm3

20cm3

=0.5p₀．
所以注射器內部與外界壓強差的最大值為△p=p₂-p₀=1.5p₀
故答案為：
（1）壓強傳感器；
（2）環(huán)境的溫度不同，注射器內氣體的質量不同；
（3）推拉活塞要緩慢；
（4）1.5．

點評：本實驗是驗證性實驗，要控制實驗條件，此實驗要控制兩個條件：一是注射器內氣體的質量一定；二是氣體的溫度一定，這是該實驗能否成功的關鍵．