高中物理课本中关于气态方程有三个演示实验——气体的等温变化、等压变化、等容变化，两个学生实验——验证玻-马定律及气体状态方程。做好这些实验是完成本单元教学任务的基本保证。课本中介绍的玻-马定律实验需较多的水银，要使气体的压强增加一位，A、B两管水银柱高度差约76cm，操作这样高的水银柱，确实不便；而气体等压变化实验，其体积变化不大，难于进行定量计算。合肥市十六中学刘淑敏、张宇锐老师在课本中第十二个学生实验的启发下，利用注射器、砖块等组装了几套简单仪器，成功地演示了气体实验定律。配以多套，又完成了两个学生实验。
本实验不用水银，从而避免了水银可能引起的污染。实验中可直接读出气体的三个状态参量，便于定量地验证气体定律。这套装置，器材便宜，容易获得，操作简单，教学效果较好。
特别适用于设备条件较差的城乡中学。
实验方法概述
(1)实验器材
①100毫升的注射器一只(附眼药水瓶的橡皮帽)；②带孔的小方凳一个；③称取质量相近的砖数块，分别记下重量；④1000毫升的烧杯一个，水银温度计一支；⑤热水一瓶，冷水适量，冰块若干。
(2)气体的等温变化
①注射器
的检查，首先在注射器的活塞上涂以适量的缝纫机油，以增进针筒的密封性，减少活塞与筒壁间的摩擦力。当注射器的小孔开口时，活塞在自身重力作用下可自然下降(活塞重力和摩擦力方向相反，二者均较小，可忽略不计)。在针筒内封以适量气体(例如60毫升)，用小橡皮帽将针孔堵住，用力推动活塞，压缩针筒内的气体。当手释放后活塞若能恢复原位，则表明密封性能良好。
②按图9所示将器材组装好。当活塞柄顶端未加砖块时，所封入的气体体积为V0，压强为P=P0+P′(P0为当地大气压强，P′为活塞重量)。在活塞柄顶端轻轻加上第一块砖，记下气体的体积V1、压强P1=P+W1S，W1为砖的重量，S为活塞横截面积。依次加第二块砖、第三块砖，记下相应的实验数据V2，P2，V3，P3……(见表1)。
③取下砖块，将针筒倒置。在活塞柄颈部拴上细尼龙绳(附砖套)，轻轻放置第一块砖，记下气体体积V6、压强P6=P0－P′-W1S。
(3)气体的等压变化①针筒内封闭一定质量的气体，将有气体柱的针筒部分浸入冰水混合物中，待达到热平衡时(3～5分钟)，测出气体体积V0。由水银温度计读出温度t0。
②向烧杯中慢慢倒入适量热水，改变水的温度5～7次，记下气体各平衡态的体积V和温度t。
(4)气体状态方程在上述等压变化的实验过程中，在几种热平衡的温度下将1～3块砖平稳而缓慢地加在活塞柄顶端，以改变气体的压强。记下P、V、t值，代入下式，PV272+t=PVT，则得P1V1T1=0183，P2V2T2=0182，P3V3T3=0186，可见，一定质量的空气，PVT值近似为常数。
通过上述简单的实验，我们粗略而定量地验证了气体的实验定律和状态方程。
几点讨论
(1)如前所述，本实验器材容易获得，仪器易于制备，几乎不需要机械加工。
(2)实验结果具有一定的精确性，学生能亲自动手粗略而定量地验证气体状态方程。直观性强，印象深刻。
(3)在活塞柄顶端增减砖块时，要缓慢放置，尽可能保持准静态过程。另外，活塞顶端的砖块不处于稳定平衡状态，需小心操作。
喷泉实验的演示
江苏海州师范学校冯伯虎老师演示了自制的“喷泉”实验，很好地证明了“饱和气压随温度的升高而增大”这一物理规律。具体做法介绍如下。
实验装置
将无色大广口瓶用一两孔塞塞上，在孔中分别插入U形玻璃管，其中连通锥形烧瓶的为尖嘴管。将装置固定在铁架台上。
操作步骤
(1)将插有与外界连通的U形玻璃管的两孔塞塞在广口瓶上，然后将其倒置并固定在铁架台上。
(2)在锥形烧瓶里倒入半瓶乙醚，再滴入数滴红墨水，然后塞上插有U形玻璃管的塞子。将烧瓶倒立后再将U形管的尖嘴插入广口瓶的塞孔中。将烧瓶也固定在铁架台上。
(3)将热水淋在锥形瓶上，很快广口瓶就出现了红色的喷泉现象。
说明(1)图14的装置也可改用图15，只需将烧瓶浸没在热水里就行了。
(2)实验中的广口瓶可以用无色的可乐塑料瓶代替，锥形烧瓶也可以用普通玻璃瓶代替，但橡胶塞一定要塞紧。
沸腾现象
液体在加热到一定的温度时，汽化不但在液体表面进行，而且同时在液体内部进行。液体这种剧烈的汽化就是沸腾。
沸腾时，液体中有大量的气泡产生。浙江诸暨城关中学蔡孟浩老师把气泡的形成和上升过程中的现象解释如下：
气泡的形成气泡产生的原因是附着在容器壁和溶解在液体中的空气，受热后膨胀，所以这些空气是气泡中心。没有气泡中心，即使把液体加热到沸点温度以上，液体也不会沸腾，而成为过热液体。过热液体是不稳定的，如果有尘屑进入或由于液体分子的运动，液体内部自发地产生极小的气泡，周围高温液体就会迅速地向泡内蒸发而产生液体的暴沸。
液体沸腾前夕的气泡
液体在沸腾前夕，也产生气泡，这时气泡内的饱和气压小于液体外部的压强。上浮过程中，由于上层液体温度低于底层，气泡遇冷收缩，使泡内一部分蒸汽液化成液体，这样泡内密度变小，泡外的压强大于泡内压强，所以气泡不断变小，到液面破裂时，放出的主要是空气。
气泡的体积改变同泡所处周围液体温度的关系是很大的，对此可用实验来验证。如图17所示。烧杯内盛有水，用一细眼铜丝网悬浸在水中，加热先使水沸腾，然后减弱火势，这时铜丝网下的气泡不再增大。如果用一根铜棒插入水中，使其靠近此气泡，那么将会明显地看到气泡体积迅速减小，但只要马上拿出铜棒，又会明显发现气泡又增大复原。其原因是，外界插入的铜棒温度较低，使气泡周围的温度下降。
液体沸腾时的气泡当液体的温度上升到沸点时，液体内产生大量的气泡，这些气泡上升过程中不断扩大，到达液面破裂时，放出的主要是蒸汽。
根据液体沸腾的条件：泡内饱和气压P饱等于外界压强P外，P饱=P外。
但严格地说，还有液体本身的深度决定的压增P液，所以沸腾条件也应写成：
P饱=P0+P液管内的液面也略低于试管外的液面，只是在一般情况下，液体的深度不大，忽略了P液。当液体较深时，比如1米时，P液就相当于1/10个大气压，这样P液就不能忽略了。这时，底部的温度要略高于沸点，气泡才能形成。
液体沸腾时，底部的气泡由于重力小于浮力而加速上升。由于周围液体温度不变，气泡不再减小，液体压强的变小，使P饱>P0+P液，气泡就扩张，气泡体积的增大导致泡内密度减小，饱和汽失去动态平衡，液体继续向泡内汽化，因而上升过程中气泡越来越大，在液面破裂时放出的主要是蒸汽。
对于沸腾时气泡上升过程中不断变大的解释，在高中教材中说，气泡在上升过程中由于不断汽化，气泡继续扩大。我认为，这里还需要交代清楚为什么会不断汽化的问题。就单独一个气泡而论，因为根据一定温度下，饱和汽的压强是一定的，应处于动态平衡，只有破坏了动态平衡后才能继续汽化，而动态平衡的破坏，就是由于气泡上升时，液体压强减小所致，为了验证这个问题，我做了如图19所示的实验。用细铜丝网罩住沸水中的一个气泡，使气泡附在铜丝网的下面，即不让它升高，这时水压不变，温度不变，气泡也不图19扩大，(注意：水沸腾后，火焰不要太旺，因为太旺了大量的小气泡会在铜丝网下聚合成大气泡)这说明了动态平衡不被破坏的情况下要继续汽化是不可能的。
沸腾时液体不断从外界吸收热量，以提供液体的汽化热，所以一方面上升的气泡由于动态平衡被破坏而继续汽化，另一方面产生大量的新的气泡，增大蒸发面。
从沸腾液体的整体来看，上升过程中气泡的扩大原因，除某个气泡本身不断扩大外，另一个主要因素是液体内部大量新产生的小气泡会聚集而成。这种现象同样能在图19所示的实验中明显观察到。
总之，沸腾时气泡上升过程中不断扩大的现象，笼统说成由液体不断向泡内蒸发所致，似乎还欠明确。
饱和汽与饱和气压演示实验的改进
关于饱和汽与饱和气压一组实验，江苏省淮阴县中学李白强、李家骥老师对此实验作了改进。改进后的实验有如下优点：(1)两套装置合并成一套装置，且操作方便，现象明显；(2)不需要较深的容器；(3)所需的水银量约为45毫升(比灌两根托里拆利管所需的水银还少)。
实验器材及装置两根壁厚约0.1厘米，内径约0.57厘米，长约80厘米，两端开口的玻璃管。其中一根的一端烧熔拉尖，以能用眼药水瓶上的小橡皮帽套上并不漏气为准。a、b两管间用长约80厘米的硬橡胶管紧密连接，一根有毫米刻度的米尺，具体装置见图20。
图20实验演示项目、步骤
(1)大气压测定
a、b两管等高，水银从b管装入至水银面略超过a管的中点。然后升高b管，使a管中的水银面尽量升高到尖端最高处而不溢出，此时在尖端套上密封橡皮帽，切记勿使尖端留有空气泡。然后降低b管，使a管中水银面上方空出适当高度的托里拆利真空，读出a、b两管中水银面的高度差H，就是大气压的数值，记录备用(若有标准气压计，步骤1可省略)。
(2)饱和气压的测定：
拔去橡皮帽，升高b管，使a管水银面上升到离尖端底部约3毫米处，固定b管。用注射器从a管尖端开口处注入乙醚(或其他液体)，略有溢出，同时在橡皮帽内也注满乙醚，用橡皮帽密封尖端，勿使尖端留有空气泡(实验成败关键所在)。降低b管，使a管水银面降至适当高度并留有部分乙醚液体，读出a、b两管水银面高度差h，H－h就是乙醚的饱和气压。换成其他液体，可测出其他液体的饱和气压。
(3)饱和气压和温度的关系演示
用手或不同温度的湿毛巾包住a管上端气柱，清晰看到饱和气压随温度升高而明显增大，若用乙醚棉球擦a管气柱处玻璃管外壁，明显看到饱和气压随温度降低而减小。
(4)饱和气压与体积无关演示
升(降)b管，减少(增加)饱和气柱体积，明显看到a管中乙醚液体增加(减少)，而a、b两管中水银面高度差不变。
(5)未饱和汽转为饱和气演示
将b管降低至a管中水银面上的乙醚液体全部消失，用乙醚棉球擦拭气柱处使之降温，可见乙醚液体出现；或升高b管即增加压强，可见乙醚液体出现；或降温、升压并举也可见乙醚液体出现。
数据记录；2000年12月5日，大气压用步骤1测得。
气温大气压乙醚饱和气压酒精饱和气压5℃755mmHg232mmHg15.5mmHg说明：
1.可以用一点点红墨水把乙醚染红，提高可见度。
2.完成步骤1后，也可用注射器在橡皮帽上部或在ab连接皮管近a管处注入乙醚，然后用黄油或胶水密封针孔眼。
