Question

15．一定質量的氣體產生的壓強（氣壓）大小是否與體積及溫度有關呢？某科學興趣小組同學科學小組建立假設進行實驗（裝置如圖）
【建立假設】
假設一：一定質量的氣體產生的壓強可能與氣體的溫度有關；
假設二：一定質量的氣體產生的壓強可能與氣體的體積有關；
【實驗檢驗】
步驟一：取一根長度約為 1米一端封閉的細玻璃管，在室溫（20℃）下用水銀密封一段空氣柱，將玻璃管豎直固定，并在玻璃管上標出水銀柱下表面的位置，如圖所示；
步驟二：將空氣柱浸入50℃的水中，待水銀柱不再上升后，往玻璃管內注入水銀，直到水銀柱下表面回到標記處為止；
步驟三：將空氣柱浸入80℃的水中，重復實驗．
【現象描述】空氣柱的溫度越高，上方的水銀柱也越長．
【得出結論】
（1）本實驗基于的假設是假設一．
（2）玻璃管置于在不同溫度的水中時，注入水銀，直到水銀柱下表面回到標記處為了保持氣體體積不變．
（3）該實驗的結論是在氣體體積相同時，溫度越高氣壓越大．
（4）下列是日常生活中的現象，其中科學原理與本實驗相同的有①③．
①自行車在烈日下暴曬，車胎容易發生爆炸；
②壓縮一段封閉在注射器內的空氣，發現越壓縮越費力．
③凹陷的乒乓球放在熱水中，乒乓球會復原．

Answer 1

分析 （1）分析信息中與溫度有關的情況；
（2）氣體的壓強和氣體的溫度、質量、體積有關，分析氣體壓強與其中一個因素的關系時，應注意運用控制變量法；
（3）根據步驟一、二、三得出結論；
（4）根據“在氣體體積相同時，溫度越高氣壓越大”分析解答①②③．

解答 解：（1）實驗步驟一二三分別將同一段空氣柱置于20℃、50℃、80℃的環境中，改變空氣柱的溫度，故探究一定質量的氣體產生的壓強可能與氣體的溫度的關系，故本實驗基于的假設是假設一；
（2）玻璃管置于在不同溫度的水中時，注入水銀，直到水銀柱下表面回到標記處為了保持氣體的體積不變；
（3）實驗步驟一二三分別將同一段空氣柱置于20℃、50℃、80℃的環境中，注入不同的高度的水銀柱直到水銀柱下表面回到標記處為止，水銀柱越高，壓強越大，故可得出在氣體體積相同時，溫度越高氣壓越大；
（4）本實驗的科學原理為：“在氣體體積相同時，溫度越高氣壓越大”
①自行車在烈日下暴曬，車胎容易發生爆炸，說明溫度高，壓強會增大
②壓縮一段封閉在注射器內的空氣，發現越壓縮越費力，在氣體溫度不變時，體積越小，壓強越大．
③凹陷的乒乓球放在熱水中，乒乓球會復原，說明溫度高，壓強會增大．
故①③與本實驗原理相同．
故答案為：（1）假設一；（2）保持氣體體積不變；（3）在氣體體積相同時，溫度越高氣壓越大；（4）①③．

點評 氣體的壓強大小與哪些因素有關，首先通過日常現象進行猜想，然后通過實驗進行驗證，在驗證過程中采用了控制變量法和轉化法，此題中控制體積不變的方法通過轉化法來實現，是一個難點．