《实验八、定容空气温度计解读》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验八、定容空气温度计解读（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 对于体积不变 的气体，内部压强 与温度成正比关系。 实验八、定容空气温度计 实验八、定容空气温度计 实验目的 实验内容 实验重点 实验仪器设备及材料 实验装置 实验原理 实验步骤 注意事项 思考与讨论 一、实验目的 1. 了解温度测量的方法及基本要求。 2. 学会标度定容空气温度计和用空气温度计 校准水银温度计。 二、实验内容 学会标度定容空气温度计和用空气温度计校准水银 温度计。 三、实验重点 1. 空气温度计的原理。 2. 空气温度计的度标及校准。 四、实验主要仪器设备及材料 定容空气温度计，大烧杯（高大于40厘米，直径 大于25厘米），温度计，电磁炉，冰箱。 五、实验装置 电磁炉上有铝
2、筒，铝筒里 面放一个充有一定质量的干燥 空气的玻璃泡容器，玻璃泡容 器经细管与一个曲管水银压强 计相接而使玻璃泡内空气密封 。曲管水银压强计的一侧有标 尺，另一侧有竖杆（上有标志 记号X）。上下移动水银储存 器R，可以使靠近球形容器的 水银柱面发生变化（实验中与 记号X相平齐）。 六、实验原理 （一） 温度计原理 物体的冷热程度用温度的高低来描述，不同的物体 （系统）如果达到热平衡，则它们具有相同的温度。因 此，为了测量不同物体的温度，就可以选择某个物体的 温度作为标准，只要这个物体与被测量物体到达热平衡 ，那么这个标准物体的温度就是被测物体的温度。这个 当做标准的、能测量温度的仪器就叫温度计
3、。 实验表明，当温度改变时，物体的某些属性x也相应 地改变（可以是体积、压强、电阻等）。只要物体的某 一属性x随着温度t的变化是单调而显著的，则这一属性 就有可能被用来标志温度，或者说用来确定温度。一般 情况下，x不仅随着温度而变化，还随着其它属性的变化 而变化，例如气体的压强不仅随温度变化，还随气体的 体积而变化。 因此在利用x属性表示温度时，还需保证其它可能引 起x变化的因素不发生。在这种情况下，特别是当温度t 是x的线性函数时，用x来标志温度最为方便，即当 （a和 b为常数） （1） 成立时，则只要选定“两个定点”，即两个“基准温度 ”（例如水的冰点和沸点），可以从t与x的线性关系式 出
4、发，用x的各个数值来标志各对应的温度，这样就可以 建立某一种温标。如水的冰点（即纯冰与容有空气的饱 和纯水溶液在一个标准大气压下，达到平衡的温度）定 位0，则由（1）式得： （2） 又如水的沸点（在一个标准大气压下，纯水沸腾的温度 ）定位100，则由（1）式得： （3） 以上（2）式和（3）式中的 和 分别是0和 100随对应的x 值。将 和 两点间内分为100等分 ，x每改变1等分视为温度改变1 。 由（1）式、（2）式和（3）式可得： （4） 这样规定的温标称作摄氏温标，用单位用表示。例如 水银温度计，是利用液态水银的体积膨胀来标志温度的 ，即 ,代入（4）式则有： （5） 华氏温标：若取
5、冰点为32，沸点为212，两定点间 内分为180等分，这样的确定的温标称为华氏温标。 经验温标：利用某种测温物质的某种属性随温度的变化 规律所确定的温标，称为经验温标。 由于测温物质的不同属性形成了各种温度计，这些 温度计除了冰点和沸点外，其它温度不不严格一致，常 有微小的差别。 常用的玻璃液体温度计构造简单，读数方便，但也有较多 缺点： 1.温度计的测量范围较小，如水银的凝固点为-38.87， 比这再低的温度就不能用它测了； 2.玻璃毛细管内径常有不均匀情况； 3.玻璃热膨胀后不易恢复原状（热滞现象）； 4.液体的体膨胀系数较小，且温度不同时也不一样； 由于以上缺点，这类温度计不能用于精密测
6、量。在 精密测量时常用纯铂电阻温度计，而它又是靠气体温度 计来校准的。 气体温度计是以气体为测温物质的，其优点是： 1.测量范围很大，许多气体的液化点很低（如氢气的液化 点为-252.780），在液化点以上的温度都可以用气体 温度计来测量； 2.气体的热膨胀系数比液体大很多，因此装气体的玻璃容 器的膨胀如有不均匀或热滞现象时，对气体膨胀精确度 的影响就要比对液体的小的多，因而可以忽略不计； 3.各种不同的气体温度计，不论定压的还是定容的，所指 示的温度基本一样，仅在精确度极高时才能看出小的差 别。 气体温度计的缺点是：结构复杂，读数不便。 国际上采用绝对热力学温标为基本温标，它是理论 上所用的
7、温标，它与理想气体做测温物质时的温标相同 。在这种温标中，规定水的冰点为273.15K，沸点是 373.15K 。实际上，在相当广的范围内，实际气体的性 质与理想气体相差极小，因此由实际气体温度计所定的 温标，十分接近理想气体温标。 绝对温标与摄氏温标的关系为 ,其中 t为摄氏温标的温度，T为绝对温标的温度， 是冰点 的绝对温标温度，即为273.15K。 （二） 定容空气温度计 本实验研究的是定容空气温度计。它是取一定质量的 空气做测温物质，将其装于某一容器（玻璃泡）中，并 保持其容积不变。 由理想气体的物态方程 可得： （6） （6）式T中为绝对温标的温度。绝对温标与摄氏温标的关 系为 ,其
8、中t为摄氏温标的温度，T为绝对温标 的温度， 是冰点的绝对温标温度，即为273.15K。 所以（6）式换算成摄氏温标为： 即 （7） 由于气体的体积不变，式中 V,n,R 均为常数，所以 可以假设用另一个常数表示： 则（7）式变为 和（1）式相同。在这种情况下 ，压强随着温度作直线变化，故用压强来标志温度，即 。由（4）式可得： （8） 上式温度单位为。 由于在我们的实验条件下，沸点时大气压不是标准大 气压，因此沸点温度也不是100。实验室大气压 所 对应的沸点温度 ，可查附表。因此（8）式应改为： （9） 式中 是温度为零时容器内的压强， 是温度为沸点温度 时容器内的压强。 玻璃泡内空气压强
9、P的测量：上下移动水银储存器使 靠近球形容器的水银柱面与记号X相平齐。当电磁炉开始 加热，铝筒中的水温发生后，玻璃泡容器内气体的温度 、压强或体积都发生变化。上下移动水银储存器R，靠近 球形容器的水银柱面与记号X相平齐，这时球形容器内空 气的体积没有变。气体的压强与温度成正比变化。可以 由压强计两边的水银高度差 和实验室的气压 求得 ，即 （10） 本实验内容即为根据（9）式和（10）式来定标定容 空气温度计的摄氏温标。 七、实验步骤 1 定标沸点的气压 为实验室大气压，从实验室福廷 式气压计读出 。 查出气压对应沸点 。 2、使靠近球形容器的水银柱面与记号X相平，读出记号X 的高度 。 3、
10、将玻璃泡、待校温度计置于盛有冰水混合物的水中以 确定其零点(时间要足够)。 4、上下移动水银储存器R，使靠近球形容器的水银柱顶 点升至记号X，记录此时靠近尺子的水银柱的高度 和温度计的读数 。 5、开启电磁炉，开始加热,每升高10，停止加热，充分 搅拌，当球形容器在与室温相同的水中已有10分钟时方 可记录数据。上下移动水银储存器R，靠近球形容器的 水银柱面与记号X相平齐，记录靠近尺子的水银柱的高 度 和温度计的读数 。 6、容器里的水加热沸腾并持续5分钟，上下移动储存器R 使水银柱顶点升至记号X。记录沸点时靠近尺子的水银 柱的高度 和温度计的读数 。 7、停止加热，充分搅拌让水冷却。下降过程中
11、，每隔 10，记录靠近尺子的水银柱的高度 和温度计的读数 。可用加冷水和 充分搅拌的方法加速冷却。下降至室温即可。 注意：下降过程要密切观察水银柱，因为空气冷却时会 收缩，如果储存器不往下放一点，水银会掉进球形容器 内，实验就要重做。 8、记录数据并作出压强P温度t（）图(线性回归法) 和做出水银温度计的校准曲线 - , . 9、数据记录表格 a.温度上升过程（每升高10记录一次） 温度计的读数 靠近尺子的水银柱的高度 记号的高度 实验 室压强 气体压强 计算出气体的温度 b.温度下降过程（每下降高10记录一次） 温度计的读数 靠近尺子的水银柱的高度 记号的高度 实验 室压强 气体压强 计算出
12、气体的温度 八、注意 1.玻璃泡内必须充入干燥气体，实验中必须将泡体完全浸 入水中。 2.每次记录温度及标尺读数，应断续加热同时加强搅拌， 使泡中空气与水尽可能达到平衡。 九、思考题 1.本实验用什么做测量物质？其何种属性标志温度的变化 ？采用何种温标？ 2.试验中为何一定要使靠近玻璃泡的水银面与记号齐平？ 附录 水的沸点与压强的关系参考数据 D/mmHg 380 710 720 730 740 750 760 770 780 t/ 8198.198.598.999.399.6100100.4100.7 D/mmHg 7602 7603 7604 7605 76010 t/120133143152179 谢 谢
