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物理/化學科課程-氣體定律的探索

AUG 02 ,2019

簡介

在理想的氣體中,許多科學家發現氣體的體積、壓力、溫度與分子數四個變數存在著一個規律的數學關係:

  1. 波以耳定律:相同溫度與分子數下,氣體的體積與壓力成反比
  2. 查理定律:相同壓力與分子數下,氣體溫度與體積成正比
  3. 亞佛加厥定律:相同溫度與壓力下,氣體分子數與體積成正比

將這四個變數與科學家們提出來的定律結合,可以列出理想氣體的方程式:PV=nRT,並解釋諸多氣體的現象,例如熱氣球升空、呼吸運動等。

 

實驗目的

透過壓力、體積與溫度的量測,驗證理想氣體定律

 

實驗搭配設備

 

實驗流程

PART1-波以耳定律

  1. 1.開啟壓力感應器與軟體,並以藍芽相互配對
  2. 2.點選快速實驗連結:波以耳定律
  3. 3.在表格上輸入欲測量的針筒容積(10~50ml)
  4. 4.將感應器接上針筒
  5. 5.點擊開始測量,以手動取樣的方式記錄每個容積下對應的壓力值
  6. 6.測量完畢後,點擊停止測量
  7. 7.在座標圖的下方的工具列中,點選曲線擬合中的「反比擬合」
  8. 8.觀察測量值與曲線的擬合情形

PART2-給呂薩克定律(絕對零度的探索)

  1. 1.將絕對零度球連接至溫度/壓力感應器,將感應器接上Airlink通用介面
  2. 2.開啟感應器與軟體,並以藍芽相互配對
  3. 3.進入座標圖頁面,橫坐標與縱座標分別設定溫度與壓力
  4. 4.數據取樣方式改為手動,點擊啟動開始偵測數據
  5. 5.測量室溫下的壓力數值,待數值穩定後按下確認
  6. 6.將絕對零度球完全浸入冰水中,量測冰水浴下的壓力數值,待數值穩定後按下確認
  7. 7.將絕對零度球完全浸入溫水中,量測溫水浴下的壓力數值,待數值穩定後按下確認
  8. 8.選擇圖型工具列中的線性分析功能,觀察數據點與直線的擬合度
  9. 9.透過直線,觀察壓力值為零時,溫度數值的位置(此點為絕對零度)

 

問題討論

當實驗結果的數據與函數圖型的擬合度不佳時,探討可能的原因