密闭状态下，温度和气压的关系 简单

初中物理老师告诉我们：“大气压的变化跟天气有密切的关系．一般地说，晴天的大气压比阴天高，冬天的大气压比夏天高。”对这段叙述，就是老师也往往不易说清。 当空气冷却时，空气收缩，密度增大，单位面积上承受的空气柱重量增加，气压也就升高。因此，冷空气一到，总是伴随着气压的升高，而暖空气来临的时候，气压又会降低。冬天是冷空气的世界，夏天则是暖空气的天地，气压冬高夏低的道理也就很清楚了。 也就是说，在大气中，温度越低，气压越高。但是，在密闭情况下是不是这样呢？接下来，我们来做一个探究实验。

一、知识准备

干燥器皿：玻璃透明、瓶口磨砂、带盖子，密封性良好，用来隔绝空气。

凡士林：一种烷系烃或饱和烃类半液态的混合物，由石油分馏后制得。为白色或微黄色均匀的软膏状物；无臭或几乎无臭；与皮肤接触有滑腻感；具有一定的拉丝性。本实验中涂抹于干燥器皿瓶口，使干燥器皿更加密封。白凡士林的熔点为45～60℃。

二、实验过程

1. 编写程序

本试验使用mPython X对掌控板编写程序，主要是利用百灵鸽扩展板中自带的BME280传感器每隔1秒钟获取一次温度和气压值。然后，将获取的数据存放在tanjiu.txt文本文件中。其具体程序如下所示。

注意：

①温度值和气压值应该同时获取，中间用“-”隔开，方便使用EXCEL表格进行统计。

②设置A键开始采集，B键停止采集，减少实验前后自动采集无关数据。

③程序中，切莫使用“初始化文本文件”这一命令，每次程序启动，都会清除文本文件数据。向文本文件写入内容过程中，如果该文件不存在，系统会自动创建。

2. 采集数据

启动程序，把掌控板（含百灵鸽）放进干燥器皿，使用白凡士林密封。然后，使用电吹风对干燥器皿外壁均匀加热，模拟环境温度升高。其操作步骤如下视频所示。

【B站】https://www.bilibili.com/video/BV1jg4y1v7o5/

注意：

①干燥器皿瓶口一定要密封，白凡士林需要涂抹均匀，盖上盖子时需要轻轻转动加强密封性。

②白凡士林熔点较低（45-60℃），在使用电吹风加热过程中，极易融化。因此，需要固定好器皿盖。

③“打开”或“盖上”干燥器皿盖子时，不能竖向拉或按，应该横向推拉打开。

3. 分析数据

采集数据完成后，使用mPYthon软件下载掌控板中tanjiu.txt文件（本实验附件中提供采集到原始数据）。使用Excel表格软件打开，并使用折线图分析气压随温度变化趋势。

注意：

①采集到的原始数据需要删除“开始”和“结束”部分数据，这两部分数据是未密封前数据和去除密封后的数据，存在误差。

②使用Excel表格软件打开“tanjiu.txt”文本文件时，请使用“-”分隔。

③建立折线图时，需要使用温度数据作为分类X轴标志。

三、实验结论

在密闭状态下，温度升高，气体压强增大。反之，气体压强减小。

四、实验结果分析

气体分子的“碰撞”是产生气体压强的根本原因。当我们给盛有空气的密闭容器加热的时候，空气分子热运动更加剧烈，分子间碰撞增多，则其气体压强增大。反之，当我们把盛有空气的密闭容器放进冰箱时，空气分子热运动减弱，分子间碰撞减弱，则其气体压强减小。

五、 问题思考

1. 打开干燥器皿盖子时，为什么需要横向推开？

2. 我们平时所说“热胀冷缩”，热的天气，气压较低，而冷的天气，气压较高，这一现象为何和本试验结果相反？

说明：本试验采集的数据及代码上传到附件中。本试验重在实验探究过程分析，没有详细的代码解释及Excel部分操作说明，如有疑问，恳请斧正。