【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』，此版叢書(shū)是“數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)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(shū)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(shū)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(shū)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(xiě)的注解。

【山話嵓語(yǔ)】『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)』其實(shí)還有新版，即80年代的改開(kāi)版，改開(kāi)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(kāi)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(méi)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(shū)6677版』上傳成文字版。

第四章氣體的性質(zhì)

(資料圖片)

【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?！?

§4-7絕對(duì)溫標(biāo)

【01】到現(xiàn)在為止，我們使用的都是百分溫標(biāo)，它的零度是和冰的熔點(diǎn)一致的。從§4-5中可以看出，在體積不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)并不跟攝氏溫度成正比。

【02】例如，在91C時(shí)氣體的壓強(qiáng)等于4大氣壓，而在182C時(shí)氣體的壓強(qiáng)則等于5大氣壓。這里按攝氏溫標(biāo)氣體的溫度增加了一倍，而氣體的壓強(qiáng)卻只增加了1/4倍。事實(shí)上這并不奇怪，因?yàn)閿z氏溫標(biāo)是任意規(guī)定的，完全跟氣體的性質(zhì)無(wú)關(guān)。但是我們也可以利用氣體定律來(lái)規(guī)定一種溫標(biāo)，下面就用查理定律為例來(lái)說(shuō)明。

【03】設(shè)在溫度 t? 時(shí)，氣體的壓強(qiáng)等于 P?，依據(jù)查理定律，。在溫度 t??時(shí)，氣體的壓強(qiáng)等于。

【04】將上面兩式相除，得到? 。

【05】我們把 273＋t 當(dāng)做這種新的溫標(biāo)的溫度數(shù)值?？梢钥闯?，這種溫標(biāo)的分度法和攝氏溫標(biāo)相同，即在這種溫標(biāo)上相差 1 度時(shí)，攝氏溫標(biāo)上也相差 1 度；但是它的零度卻在冰點(diǎn)以下 273 度，也就是在攝氏溫標(biāo)零下 273 度。

【06】英國(guó)物理學(xué)家威廉·湯姆孫（開(kāi)耳芬）(1824~1907)首先引用了這種溫標(biāo)。我們把它稱為絕對(duì)溫標(biāo)或開(kāi)氏溫標(biāo)；它的零度，即－273°C，叫做絕對(duì)零度。

【07】絕對(duì)溫標(biāo)的溫度通常用 T 來(lái)代表，并且在溫度的度數(shù)后面加上一個(gè) K 字，例如絕對(duì)溫度373 度記作373K? 。由此可見(jiàn)，絕對(duì)溫標(biāo)跟攝氏溫標(biāo)的關(guān)系如下：T＝t＋273；t＝T－273。

【08】如果應(yīng)用絕對(duì)溫標(biāo)，那么在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下，冰的熔點(diǎn)就是T?＝273K，水的沸點(diǎn)就是T＝373K? 。

【09】根據(jù)上面所講：，，

【10】將兩式相除得??? 。

【11】它表示，一定質(zhì)量的氣體在體積不變的條件下，它的壓強(qiáng)跟絕對(duì)溫度成正比。這是查理定律的新的表達(dá)形式。

【12】對(duì)蓋·呂薩克定律的公式進(jìn)行類似的討論后，我們也能夠得到蓋·呂薩克定律新的表達(dá)形式：? 。

【13】這就是說(shuō)，一定質(zhì)量的氣體在壓強(qiáng)不變的條件下，它的體積跟絕對(duì)溫度成正比。

例12.設(shè)鋼筒中的氣體在 t?＝25℃時(shí)的壓強(qiáng)為 P?＝40大氣壓，求當(dāng)溫度 t?＝35℃時(shí)的壓強(qiáng)是多少？

【解】按題意：t?＝25°C，P?＝40大氣壓，t?＝35°C? 。

鋼筒的容積可以認(rèn)為沒(méi)有變化，所以氣體的體積不變。

首先要把攝氏溫度化為相應(yīng)的絕對(duì)溫度。氣體的絕對(duì)溫度分別是：T?＝273＋25＝298K；T?＝273＋35＝308K? 。

應(yīng)用查理定律：

例13.設(shè)某一定量的氣體在17°C 時(shí)的體積為320厘米3。如果氣體的壓強(qiáng)不變，問(wèn)在－13°C 時(shí)的體積是多少？

【解】按題意：t?＝17°C，V?＝320厘米3，t?＝－13°C? 。

已知?dú)怏w的壓強(qiáng)不變，所以適用蓋·呂薩克定律。

先把攝氏溫度化為絕對(duì)溫度，T?＝273＋17＝290K；T?＝273－13＝260K? 。

由蓋·呂薩克定律

習(xí)題4-7

1、什么叫做理想氣體？從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)來(lái)看，理想氣體必須滿足哪些條件？

2、濃度小的氣體接近理想氣體呢，還是濃度大的氣體接近理想氣體？為什么？

3、實(shí)際氣體在怎樣的壓強(qiáng)和溫度下比較接近理想氣體？為什么？

4、什么叫做絕對(duì)溫標(biāo)？它跟攝氏溫標(biāo)的關(guān)系怎樣？區(qū)別在哪里？

5、寫(xiě)出把攝氏溫度化為絕對(duì)溫度的表達(dá)式；又怎樣把絕對(duì)溫度化為對(duì)應(yīng)的攝氏溫度？將下列攝氏溫度化為絕對(duì)溫度：(1)4℃，(2)100℃，(3)368℃，(4)－39°C；將下列絕對(duì)溫度化成攝氏溫度：(1)300K，(2)272K，(3)20K，(4)? 。

6、怎樣用絕對(duì)溫度來(lái)表示蓋·呂薩克定律？說(shuō)出這個(gè)表達(dá)式的物理意義。

7、一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)壓強(qiáng)保持不變時(shí)，在什么溫度它的體積將是0°C 時(shí)體積的2倍、3倍、1/2、1/3？試用絕對(duì)溫標(biāo)表示。

8、一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積保持不變時(shí)，它的壓強(qiáng)跟絕對(duì)溫度有怎樣的關(guān)系？