探討水銀柱移動(dòng)的兩個(gè)有用結(jié)論

姜成浩

(江蘇省灌云高級(jí)中學(xué) 222200)

題目在兩端封閉的均勻玻璃管中，有一段水銀柱把兩部分氣體隔開.

(1)如圖1所示，玻璃管水平放置，如果兩部分氣體的溫度不同，T2>T1,當(dāng)使兩部分氣體升高同樣多的溫度后，水銀柱怎樣移動(dòng)？

(2)如圖2所示，玻璃管傾斜放置，并且兩部分氣體溫度相同，即T1=T2，當(dāng)使兩部分氣體升高同樣多的溫度以后，水銀柱怎樣移動(dòng)？

思路分析假設(shè)兩部分氣體都做等容變化，由初狀態(tài)變化到末狀態(tài)時(shí)，據(jù)兩部分氣體的壓強(qiáng)增加多少進(jìn)行判斷.

一、 水銀柱水平放置

1.公式法

①

②

由①、②兩式得：ΔP1>ΔP2>0.

即氣體1的壓強(qiáng)比氣體2的壓強(qiáng)增加得多一些，因此水銀柱將向氣體2的方向移動(dòng).

討論：(1)其他條件不變，當(dāng)兩部分氣體都降低同樣多的溫度時(shí)，由于ΔT1=ΔT2<0.

由①②兩式同理可得:ΔP1<ΔP2<0. 即氣體1的壓強(qiáng)比氣體2的壓強(qiáng)減少得多一些，因此水銀柱將向氣體1的方向移動(dòng).

(2)其他條件不變，如果兩氣體的初狀態(tài)溫度相同，即T1=T2,由①②兩式可知，不管是升高相同溫度還是降低相同溫度，都有ΔP1=ΔP2，因此，水銀柱不移動(dòng).此問題也可由圖象法解.

2. 圖象法

做兩條等容線，P/T=K

(1)如果當(dāng)ΔT1=ΔT2>0時(shí)，由圖3可以得出，ΔP1>ΔP2>0，水銀柱向氣體2移動(dòng).

(2)如果當(dāng)ΔT1=ΔT2<0時(shí)，由圖可以得出，ΔP1<ΔP2<0，水銀柱向氣體1移動(dòng).

(3)如果有T1=T2，則K1=K2，即兩氣體等容線為同一條，當(dāng)ΔT1=ΔT2時(shí)，都有ΔP1=ΔP2，水銀柱不移動(dòng).

結(jié)論1：當(dāng)玻璃管水平放置，如果兩部分氣體變化前后的壓強(qiáng)分別是相等.(1)若溫度都升高相同度數(shù)，那么水銀柱會(huì)向原來溫度較高的一方向移動(dòng).(2)若溫度都降低相同度數(shù)，那么水銀柱向原來溫度較低的一方向移動(dòng).

二、水銀柱傾斜放置

1. 公式法

當(dāng)玻璃管傾斜放置時(shí)，且T1=T2，此時(shí)P1>P2

同理由①②兩式可以得知:

(1)當(dāng)升高相同度數(shù)，即ΔT1=ΔT2>0時(shí)，ΔP1>ΔP2>0,水銀柱向上移動(dòng).

(2)當(dāng)降低相同度數(shù)時(shí)，即ΔT1=ΔT2<0時(shí)，ΔP1<ΔP2<0,水銀柱向下移動(dòng).

2.圖象法

結(jié)論2：玻璃管傾斜放置，如果變化前兩部分氣體的溫度相同.(1)當(dāng)溫度升高相同度數(shù)，則水銀柱上移；(2)當(dāng)溫度降低相同度數(shù)，則水銀柱下降.

歸納總結(jié)：結(jié)論1可記為：“升溫高移，降溫低移”，結(jié)論2可記為：“升溫上移，降溫下移”.