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麦克劳德真空计用来测量真空程度的仪器为真空计,它实际上就是测量低压的压强计.麦克劳德真空计(Macleodgauge)便是其中的一种,它的测量范围约为10~10-4mmHg(1mmHg=133Pa)或更低.(1)结构常用的麦克劳德真空计如图所示,B为一大玻璃泡,下端通过玻璃管C与真空系统连接.B的上端有毛细管K1,在C管的支路上,有一与K1相平行的毛细管K2,两毛细管的内截面相等,以避免因毛细现象而引起的高度差.a为一标记,刻在B与C相通处,C的下端经橡皮管D与玻璃瓶A相连.自a以上直到K1的顶端,总容积为V0,是常数.(2)测压原理1.在等容过程中,压强p与摄氏温度t是________关系,不是简单的正比关系.而在pT图象中,一定质量气体的等容线是一条________的直线.2.查理定理: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成正比,写成公式就是________或________.3.在VT图象中,等压线是一条________的直线.4.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与热力学温度T成正比,写成公式为________或________.气体的等容变化(2)实验过程:①在室温t1下封闭一定质量的气体在烧瓶中,记下气体的体积V1和压强p1=p.②把烧瓶放入冰水混合物的容器里,记下这时温度为t2=0℃,调整压强计保持气体体积不变,记下压强p2=p-h.如上图所示.③把烧瓶放在温度为t3的温水中,调整压强计保持气体体积不变,记下压强p3=p0+h′.(3)实验结论:一定质量的气体,在体积不变的条件下,气体的压强随温度升高而增大,随温度降低而减小3.摄氏温标下的查理定律(1)定律:一定质量的气体,在体积不变的条件下,气体温度每升高(或降低)1℃,增加(或减小)的压强等于气体在0℃时压强的1/273.这条规律叫做查理定律.(2)公式:.其中pt是温度为t时的压强,p0是0℃时的压强.(3)等容曲线,如右图所示.注:pt图象:一定质量的某种气体,在等容过程中,压强p与摄氏温度t是一次函数关系,不是简单的正比例关系,等容线是一条延长线通过横轴-273.15℃的倾斜直线,且斜率越大,体积越小.图象纵轴的截距p0是气体在0℃时的压强.4.热力学温标下的查理定律(1)定律:一定质量的气体,在体积不变的条件下,气体的压强跟热力学温度成正比.(2)公式:.(3)等容线如右图所示.注:pT图象:一定质量的某种气体,在等容过程中,气体的压强p和热力学温度T的图线是过原点的直线,如右图所示,V1<V2,即体积越大,斜率越小.如右图甲所示,汽缸内底部面积为0.002m2,被活塞封闭在汽缸内的空气温度为-5℃,活塞质量为8kg,当汽缸缸筒与水平面成60°角时,活塞距离缸底仍为L,现将汽缸内直立如右图乙所示,欲使活塞距缸底仍为L,应使缸内温度升高到多少℃?(大气压强p0=1.0×105Pa,g取10m/s2,≈1.7).分析:汽缸在直立前后,缸内的气体体积不变,对活塞受力解析,由力的平衡条件可以求出气体初末状态的压强,从而由查理定律求得缸内气体升高的温度.解析:汽缸直立前,对活塞受力解析如图所示,则有:mgcos30°+p0S=p1S所以气体的压强为:此时气体的温度为:T1=(t+273)K=268K汽缸直立后,对活塞受力解析如右图所示,则有:mg+p0S=p2S所以气体压强为:p2=p0+=1.0×105Pa+=1.4×105Pa.由于汽缸直立前后,气体体积不变,则由查理定律得:所以汽缸直立后,气体的温度为:t=(T2-273)℃=7℃.答案:7℃点评:明确研究对象,确认体积不变,选好初末状态,正确确定压强是正确运用查理定律的关键.气体的等压变化成正比.其数学表达式为.4.适用条件:对于实际气体,温度不太低(与室温比较),压强不太大(与大气压相比)的情况.5.VT和Vt图象(1)VT图象:一定质量的某种气体,在等压过程中,气体的体积V和热力学温度T的图线是过原点的倾斜直线,如下图所示,p1<p2,即压强越大,斜率越小.(2)Vt图象:一定质量的某种气体,在等压过程中,体积V与摄氏温度t是一次性函数,不是简单的正比例关系,如上图右所示,图象纵轴的截距V0是气体在0℃时的体积,等压线是一条延长线通过横轴上-273.15℃的倾斜直线,且斜率越大表示压强越小.一定质量的气体,压强保持不变,下列过程可以实现的是()A.温度升高,体积增大B.温度升高、体积减小C.温度不变,体积增大D.温度不变,体积减小解析:一定质量的气体,压强保持不变时,其热力学温度和体积成正比,则温度升高,体积增大;温度降