由温度变化引起的液柱移动问题分析

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状态参量发生变化而使液柱可能发生移动时,先假设其中一 个参量(一般设为体积)不变(即假设水银柱不移动);以此为前 提,再运用相关的气体定律(如查理定律)进行分析讨论,看 讨论结果是否与假设相符。若相符,则原假设成立;若讨论
结果与假设相矛盾,说明原假设不成立,从而也就推出了正
确的结论。分析的关键在于合理选择研究对象,正确进行受 力分析,然后通过比较作出判定。
课堂练习:
3. 如图6所示,两端开口的U形管,右侧直管中 有一部分空气被一段水银柱与外界隔开,若 在左管中再注入一些水银,平衡后则 ( ) A.下部两侧水银面A、B高度差h减小 B.h增大 C.右侧封闭气柱体积变小 D.水银面A、B高度差h不变
图6
解析:在左管中注入水银过程中,右管中的封闭气体的压强
图3 p1 p2 p [解析] 设气体体积不变, 由查理定律T =T , 得 Δp=TΔT。 1 2
A、B 两气体初温 T 相同,又都升高相同温度,即 ΔT 相同,开 始 pA<pB,故升温后 B 气体的压强增加的多,即 ΔpA<ΔpB,故高 度差 Δh 增大。
课堂练习:Baidu Nhomakorabea
1. 如图4所示,A、B两容器容积相等,用 粗细均匀的细玻璃管连接,两容器内装 有不同气体,细管中央有一段水银柱, 图4 在两边气体作用下保持平衡时,A中气 体的温度为0 ℃,B中气体温度为20 ℃,如果将它们的温 度都降低10 ℃,则水银柱将: A.向A移动 B.向B移动 C.不动 D.不能确定
Δp1>Δp2,水银柱上移。
3.极限法:
图2
由于p2较小,设想p2=0,上部为真空,升温时p1增大,
水银柱上移。
[例]在一粗细均匀且两端封闭的U形玻璃管内,装有一段水银 柱,将A和B两端的气体隔开,如图3所示。在室温下,A、B 两端的气体体积都是V,管内水银面的高度差为Δh,现将它 竖直地全部浸没在沸水中,高度差Δh怎么变化?
水银柱原来处于平衡状态,所受合外力为零,即此时两部分气体的 压强差Δp=p1-p2=h,温度升高后,两部分气体的压强都增大,若 Δp1>Δp2,水银柱所受合外力方向向上,应向上移动;若Δp1<Δp2,水银 柱向下移动,若Δp1=Δp2,水银柱不动。所以判断水银柱怎样移动,就 是分析其合力方向怎样,即判断两部分气体的压强哪一个增大得多。 假设水银柱不动,两部分气体都为等容变化,分别对两部分气体应用查 理定律:
ΔT 1 解析:由 Δp= T p,可知 Δp∝T,所以 A 部分气体压强 减小的多,水银将向左移动,选项 A 正确。
课堂练习:
2. 粗细均匀,两端封闭的细长玻璃管中, 有一段水银柱将管中气体分为A和B两 部分,如图5所示,已知两部分气体A 图5 和B的体积关系是VB=3VA,将玻璃管 温度均升高相同温度的过程中,水银将: A.向A端移动 B.向B端移动 C.始终不动 D.以上三种情况都有可能 解析:由于两边气体初状态的温度和压强相同,所以升温 后,增加的压强也相同,因此,水银不移动,选项C正确.
第八章 气 体
第 2节 气体的等容变化和等压变化

由温度变化引起的液柱移动问题分析
如图1所示,两端封闭粗细均匀竖直放置 的玻璃管内,有一长为h的水银柱,将管内气 体分为两部分。已知l2=2l1,若使两部分气体
同时升高相同的温度,管内水银柱将如何移
动?(设原来温度相同) 图1
1.假设法:
应用假设法分析液柱移动问题的基本思路是:当气体的
不变,所以水银面AB高度差h不变,故选D。
温故知新
THANKS
T2′ p2 T2 上段: = ,所以 p2′= T p2 p2′ T2′ 2 T2′ ΔT2 Δp2=p2′-p2=( T -1)p2= T p2 2 2 ΔT1 同理下段:Δp1= T p1 1 又因为 ΔT2=ΔT1,T1=T2,p1=p2+h>p2, 所以 Δp1>Δp2,即水银柱上移。
2.图像法: 在同一p-T坐标系中画出两段气柱的 等容线,如图2所示,在温度相同时p1>p2, 上段气柱等容线的斜率较大,当两气柱 升高相同的温度ΔT时,其压强的增量
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