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1、第15點 液柱移動方向的判斷方法
用液柱或活塞隔開的兩部分氣體,當氣體溫度變化時,往往氣體的狀態(tài)參量p、V、T都要發(fā)生變化,直接判斷液柱或活塞的移動方向比較困難,通常先進行氣體狀態(tài)的假設,然后應用查理定律求解.其一般思路為:
1.先假設液柱或活塞不發(fā)生移動,兩部分氣體均做等容變化.
2.對兩部分氣體分別應用查理定律的分比式Δp=p,求出每部分氣體壓強的變化量Δp,并加以比較.
對點例題 粗細均勻,兩端封閉的細長玻璃管中,有一段水銀柱將管中氣體分為A和B兩部分,如圖1所示,已知兩部分氣體A和B的體積關系是VB=3VA,且開始時溫度相同,將玻璃管兩端的氣體溫度均升高相同溫度的過程
2、中,水銀將( ) 圖1
A.向A端移動 B.向B端移動
C.始終不動 D.以上三種情況都有可能
解題指導 假設水銀柱不發(fā)生移動,則兩部分均做等容變化,由查理定律的分比式Δp=p判斷.由于pA=pB,ΔTA=ΔTB,TA=TB,所以ΔpA=ΔpB所以水銀柱始終不動,故假設正確.
答案 C
特別提醒 此例題中是兩邊升溫且液柱兩邊橫截面積相等.所以只需比較壓強的變化量.若是降溫或液柱兩邊橫截面積不相等,則應注意比較變化后液柱兩邊受力的大小,具體分析如下:
(1)如果液柱兩端的橫截面積相等,且Δp均大于零,意味著兩部分氣體的壓強均增
3、大,則液柱向Δp值較小的一方移動;若Δp均小于零,意味著兩部分氣體的壓強均減小,則液柱向壓強減小量較大的一方(即|Δp|較大的一方)移動;若Δp相等,則液柱不移動.
(2)如果液柱兩端的橫截面積不相等,則應考慮液柱兩端的受力變化(ΔpS).若Δp均大于零,則液柱向ΔpS較小的一方移動;若Δp均小于零,則液柱向|ΔpS|值較大的一方移動;若ΔpS相等,則液柱不移動.
如圖2所示,A氣缸橫截面積為500 cm2,A、B兩個氣缸中裝有體積均為10 L、壓強均為1 atm、溫度均為27 ℃的理想氣體,中間用細管連接.細管中有一絕熱活塞M,細管容積不計.現給左邊的活塞N施加一個推
4、力,使其緩慢向右移動,同時給B中氣體加熱,使此過程中A汽缸中的氣體溫度保持不變,活塞M保持在原位置不動.不計活塞與器壁、細管間的摩擦,周圍大氣壓強為1 atm=105 Pa,當推力F=×103 N時,求: 圖2
(1)活塞N向右移動的距離是多少厘米?
(2)B氣缸中的氣體升溫到多少攝氏度?
答案 (1)5 cm (2)127 ℃
解析 (1)pA′=pA+=×105 Pa
對A中氣體,由pAVA=pA′VA′
得VA′=,解得VA′=VA
LA==20 cm
LA′==15 cm
Δx=LA-LA′=5 cm
(2)對B中氣體,pB′=pA′=×105 Pa
由=
解得TB′=TB=400 K=127 ℃.