?【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來(lái)自學(xué)。不過(guò)這套叢書卻很適合像我這樣已接受過(guò)基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語(yǔ)】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過(guò)我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語(yǔ)和計(jì)算模式的來(lái)由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。?

第四章氣體的性質(zhì)

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的?！?/span>

本章提要

1、氣體的狀態(tài)

????????氣體沒有固定的體積和形狀，由于分子熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，氣體能夠自發(fā)地充滿任何容器。氣體分子間的距離較大，所以容易被壓縮，并且分子間的相互作用力可以略去不計(jì)。大量分子不斷地撞擊器壁就產(chǎn)生壓強(qiáng)；氣體的濃度越大，溫度越高，壓強(qiáng)也就越大。對(duì)于一定質(zhì)量的氣體來(lái)說(shuō)，壓強(qiáng)、體積和溫度表明氣體的狀態(tài)；如果這三個(gè)量中的任何兩個(gè)發(fā)生變化，或者是三者同時(shí)改變，那么氣體的狀態(tài)就發(fā)生了變化。

2、氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度

????????這三個(gè)量中只有兩個(gè)量發(fā)生變化時(shí)的情況：

????????〔等溫變化〕當(dāng)溫度不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體的體積跟它的壓強(qiáng)成反比，即? 或?P?V?＝P?V?——玻意耳－馬略定律

? ? ????〔等壓變化〕當(dāng)壓強(qiáng)不變而溫度每升高 1℃ 時(shí)，一定質(zhì)量的氣體體積的增加，等于它在 0℃ 時(shí)體積的 1/273 ——蓋·呂薩克定律。

????????由此可見，氣體的熱膨脹要比固體和液體大得多，而且不同氣體的體脹系數(shù)都接近于相等。

? ? ? ? 〔等容變化〕當(dāng)體積不變而溫度每升高 1℃ 時(shí)，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)的增加等于它在 0℃?時(shí)壓強(qiáng)的 1/273 ——查理定律。

????????以上三個(gè)定律在壓強(qiáng)不太大和溫度不太低的情況下，對(duì)一般氣體都近似地正確。因此應(yīng)用時(shí)必須注意到定律中規(guī)定的條件。

3、理想氣體

????????以上三個(gè)定律都只是近似地反映了氣體的性質(zhì)。能夠嚴(yán)格地符合這三個(gè)定律的氣體，叫做理想氣體，它是為了研究方便起見而假設(shè)的一種氣體。從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)來(lái)看，理想氣體要符合兩個(gè)條件——分子沒有體積和分子間完全不存在相互作用力。

4、絕對(duì)溫標(biāo)

????????以攝氏零下 273 度為零度，而分度法與攝氏溫標(biāo)相同的溫標(biāo)，叫做絕對(duì)溫標(biāo)或開氏溫標(biāo)。絕對(duì)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)上的度數(shù)存在著下列關(guān)系：絕對(duì)溫標(biāo)上的度數(shù)＝攝氏溫標(biāo)上的度數(shù)＋273。即 T＝t＋273 或 t＝T－273。

????????利用絕對(duì)溫度表示時(shí)，蓋·呂薩克定律可以寫成，即當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，一定質(zhì)量氣體的體積跟絕對(duì)溫度成正比。

????????由此得到，即當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，一定質(zhì)量氣體的密度跟絕對(duì)溫度成反比。

????????查理定律可以寫成，即當(dāng)體積不變時(shí)，一定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)跟絕對(duì)溫度成正比。

5、氣態(tài)方程

????????它是表示一定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度同時(shí)發(fā)生變化時(shí)三者之間的關(guān)系的方程，它指出壓強(qiáng)和體積的乘積跟絕對(duì)溫度的比值在變化過(guò)程中是一個(gè)不變的量。氣態(tài)方程的表達(dá)式是? 。

????????玻意耳－馬略特定律、蓋·呂薩克定律和查理定律都是氣態(tài)方程的特殊情況。

6、絕熱變化

????????迅速壓縮氣體或讓氣體迅速膨脹，使它來(lái)不及跟周圍物體交換熱量，這種過(guò)程叫做絕熱過(guò)程。氣體在絕熱壓縮時(shí)，由于外力對(duì)它做了功，所以內(nèi)能增加，溫度升高。氣體作絕熱膨脹時(shí)，它反抗外力做功，所以內(nèi)能減少，溫度降低。

復(fù)習(xí)題四

【本章中心內(nèi)容為理想氣體的狀態(tài)方程（題中的氣體都可以當(dāng)作理想氣體）?！?/p>

1、設(shè)一定質(zhì)量的氣體在初始狀態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)、體積和絕對(duì)溫度分別為 P?、V? 和 T?；先通過(guò)一個(gè)等壓變化，再通過(guò)一個(gè)等容變化，在最終狀態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)、體積和絕對(duì)溫度分別為 P?、V? 和 T?? 。試由此導(dǎo)出氣態(tài)方程?(參見§4·9的推導(dǎo))。

2、表明一定質(zhì)量的氣體狀態(tài)的三個(gè)量——壓強(qiáng)、體積、溫度——如果其中的兩個(gè)量保持不變，問(wèn)第三個(gè)量是否發(fā)生變化？為什么？如果有一個(gè)量保持不變，其余兩個(gè)量的變化各遵循什么規(guī)律？如果三個(gè)量同時(shí)發(fā)生變化，它們又遵循什么規(guī)律？

3、一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度不變時(shí)，它的密度跟壓強(qiáng)有什么關(guān)系？又當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，它的密度跟溫度有什么關(guān)系？

4、內(nèi)徑均勻的玻璃管長(zhǎng) 1 米，兩端開口，今將其垂直地插入水銀槽中，待浸入水銀中 90 厘米時(shí)，用大拇指緊封其上口，然后漸漸提起，使管長(zhǎng)的 90 厘米露出槽內(nèi)水銀表面。設(shè)大氣壓強(qiáng)為 75 厘米高水銀柱，求管內(nèi)外水銀面的高度差。（假定溫度沒有變化）【管內(nèi)水銀面高出槽中水銀面54.1厘米】

5、上題中如果管內(nèi)密封空氣柱的長(zhǎng)度恰好是 30 厘米，那么管頂要高出槽內(nèi)水銀面多少厘米？【80厘米】

6、水銀氣壓計(jì)的管高 85 厘米（從槽中水銀面到管頂?shù)母叨龋捎诠軆?nèi)水銀柱上端的空間留有少許空氣，所以氣壓計(jì)變得不準(zhǔn)確。當(dāng)實(shí)際氣壓為 77 厘米高水銀柱時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)是 76 厘米。如果它的讀數(shù)是 75 厘米時(shí)，實(shí)際氣壓應(yīng)該是多少？【75.9厘米高水銀柱】

7、在壓強(qiáng)不變的情況下，必須使氣體的溫度升高到幾度才能使它的體積變?yōu)樗?273℃ 時(shí)體積的 2 倍？【819°C】

8、在 20℃ 時(shí)氣體的壓強(qiáng)是 1 大氣壓。如果使它的體積保持不變，當(dāng)溫度升高到 50℃ 時(shí)，它的壓強(qiáng)等于多少？又降低到－7℃ 時(shí)，它的壓強(qiáng)等于多少？【1.1大氣壓，0.91大氣壓】

9、某房間的容積是 100 米3，如果大氣壓強(qiáng)是 77 厘米高水銀柱，那么當(dāng)溫度從 10℃ 升高到 25℃ 時(shí)，這個(gè)房間里空氣的質(zhì)量減少了多少？在標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的密度為 0.001293克/厘米3?！?.4公斤】

10、用溫度為 20°℃、壓強(qiáng)為 75 厘米高水銀柱的氫氣充滿容積為 300 米3的氣球。如果從貯氣筒內(nèi)每秒進(jìn)入氣球的氫氣質(zhì)量為 2.5 克，那么要用多少時(shí)間才能把氣球充滿？氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的密度為 0.00008987克/厘米3?！?.76小時(shí)】

11、在等體積變化和等壓變化中，單位體積中的分子數(shù)跟絕對(duì)溫度有什么關(guān)系？

12、在等溫變化中，單位體積中的分子數(shù)跟壓強(qiáng)有什么關(guān)系？