如圖所示,兩端封閉、粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管,中間用長(zhǎng)為h的水銀柱將其分為兩部分,分別充有空氣,現(xiàn)將玻璃管豎直放置,兩段空氣柱長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1,L2,已知L1>L2,如同時(shí)對(duì)它們均勻加熱,使之升高相同的溫度,這時(shí)出現(xiàn)的情況是:
A.水銀柱上升 B.水銀柱下降
C.水銀柱不動(dòng) D.無(wú)法確定
A
解析:假定兩段空氣柱的體積不變,即V1,V2不變,初始溫度為T(mén),當(dāng)溫度升高△T時(shí),空氣柱1的壓強(qiáng)由p1增至p'1,△p1=p'1-p1,空氣柱2的壓強(qiáng)由p2增至p'2,△p2= p'2-p2。
由查理定律得:
因?yàn)閜2=p1+h>p1,所以△p1<△p2,即水銀柱應(yīng)向上移動(dòng)。所以正確答案應(yīng)選A。
小結(jié):這類(lèi)題目只能按等容過(guò)程求解。因?yàn)樗y柱的移動(dòng)是由于受力不平衡而引起的,而它的受力改變又是兩段空氣柱壓強(qiáng)增量的不同造成的,所以必須從壓強(qiáng)變化入手。
壓強(qiáng)的變化由壓強(qiáng)基數(shù)(即原來(lái)氣體的壓強(qiáng))決定,壓強(qiáng)基數(shù)大,升高相同的溫度,壓強(qiáng)增量就大。同理,若兩段空氣柱同時(shí)降低相同的溫度,則壓強(qiáng)基數(shù)大的,壓強(qiáng)減少量大。就本題而言,水銀柱將向下移動(dòng)。
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