如下圖所示,將水平放置的兩端封閉的直玻璃管(其內(nèi)部有一段水銀柱將氣體分隔為A、B兩部分)豎直放入溫度均勻的熱水槽中,待平衡后,A部分氣體的體積__________(填“變大”“變小”)。

變小

求解本題可以采用下面多種方法.
  方法1 采用定量解析法,設(shè)水銀柱下降(或上升)x,對A、B兩部分氣體分別應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程,再根據(jù)末態(tài)(h為管內(nèi)汞柱的高度).這種方法過程繁雜,這里不再贅述,同學(xué)們自己不妨一試.
  方法2 采用半定性半定量的假設(shè)法,設(shè)玻璃管浸入熱水中后,水銀柱相對于管的位置不變,則A、B兩部分氣體均發(fā)生等容變化,由查理定律得

  即末態(tài).故當(dāng)“釋放”對水銀柱的約束后,它會在重力作用下相對于玻璃管下移一段距離而平衡于某處,即A部分氣體的體積減小了.
  方法3 借用習(xí)題結(jié)論進(jìn)行邏輯推理法.對于封閉玻璃管中一段水銀柱將空氣柱分隔為兩部分的情況來說,由上一單元知識很容易證明這樣兩個結(jié)論:當(dāng)管水平放置時,若兩部分氣體的初溫相同,且升高相同的溫度,則水銀柱依然平衡于原位置,即不會移動;當(dāng)管豎直(或傾斜)放置時,若兩部分氣體初溫相同且升高相同的溫度,則水銀柱將相對于管上升.借用上述結(jié)論可以簡化本題的的解題過程,由初態(tài)到末態(tài)的變化過程可以通過以下三種途徑來實(shí)現(xiàn),具體討論如下:
  (1)先將玻璃管豎起來,再保持豎直狀態(tài)將其放入熱水中.這種情況下,第一步汞柱相對于管下移,A氣體被壓縮;第二步,汞柱又會相對于管上移,即A氣體相對于第一步又膨脹了.那么經(jīng)過這兩步后A氣體最終究竟是膨脹了還是被壓縮了無法判斷出來,所以無法通過此途徑求解.
  (2)將管豎起與放入熱水中同時進(jìn)行,這種情況更為復(fù)雜,更難以判斷水銀柱的移動情況.
  (3)先將玻璃管保持水平狀態(tài)放入熱水中,再慢慢將其豎起來,這種情況下,第一過程中汞柱相對于玻璃管不移動,即A部分氣體體積不變;第二過程中汞柱相對于管下移,即A氣體被壓縮,故A氣體體積應(yīng)減。
上述實(shí)現(xiàn)氣體狀態(tài)變化的三個具體過程雖然不同,但氣體最終的狀態(tài)應(yīng)該是一定的.故本題的正確結(jié)論應(yīng)該是A部分氣體體積減小.
  思路點(diǎn)撥:本題隱含的已知條件是A、B兩部分氣體初態(tài)壓強(qiáng)和溫度相同,末態(tài)的溫度T也相同,且T>,而末態(tài)壓強(qiáng)為.對每一部分氣體,在其狀態(tài)變化過程中,都遵循理想氣體狀態(tài)方程.
  小結(jié):研究氣體狀態(tài)變化情況時,可以對各個可能的變化過程進(jìn)行分析推理,當(dāng)沿一個途徑走不通(即無法推導(dǎo)出確定的結(jié)果)時,可以換一個途徑去走,這種方法不僅在解決氣體問題時運(yùn)用,在研究力學(xué)、電磁學(xué)及光學(xué)等問題時,同樣是一種非常重要的方法,這里不再一一列舉.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一定質(zhì)量理想氣體,它的狀態(tài)變化如圖所示,由A→B→C三個狀態(tài)的溫度是Ta、Tb、Tc,下面結(jié)果正確的是(       )
A.Ta>Tb=TcB.Tb>Ta=TcC.Tc>Ta=TbD.Ta=Tb=Tc

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

對于一定質(zhì)量的氣體,當(dāng)它們的壓強(qiáng)和體積發(fā)生變化時,以下說法正確的是(   )
A.壓強(qiáng)和體積都增大時,其分子平均動能不可能不變
B.壓強(qiáng)和體積都增大時,其分子平均動能有可能減小
C.壓強(qiáng)增大,體積減小時,其分子平均動能一定不變
D.壓強(qiáng)減小,體積增大時,其分子平均動能可能增大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

關(guān)于氣體的壓強(qiáng)、下列說法中正確的是(   )
A.人造衛(wèi)星內(nèi),氣體完全失重,所以氣體壓強(qiáng)為零
B.人造衛(wèi)星內(nèi),氣體完全失重,但氣體仍有壓強(qiáng)
C.氣體的壓強(qiáng)是單純由氣體重力造成的
D.氣體的壓強(qiáng)是由氣體分子的碰撞造成的

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

對于氣體分子熱運(yùn)動服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的正確理解是:(     )
A.大量無序運(yùn)動的氣體分子組成的系統(tǒng)在總體上所呈現(xiàn)的規(guī)律性,稱為統(tǒng)計(jì)規(guī)律
B.統(tǒng)計(jì)規(guī)律對所含分子數(shù)極少的系統(tǒng)仍然適用
C.統(tǒng)計(jì)規(guī)律可以由理學(xué)方法推導(dǎo)出來
D.對某些量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均時,分子數(shù)越多,出現(xiàn)的漲落現(xiàn)象越明顯

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

下列說法中正確的是 (      )
A.冰在0°C時一定會熔化,因?yàn)?°C是冰的熔點(diǎn)
B.液體蒸發(fā)的快慢與液體溫度的高低有關(guān)
C.0°C的水,其內(nèi)能也為零
D.冬天看到嘴里吐出“白氣”,這是汽化現(xiàn)象

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

空氣壓縮機(jī)在一次壓縮空氣的過程中,活塞對氣缸中的氣體做功為3.0×105J,同時氣體的內(nèi)能增加了2.5×105J,則此壓縮過程中,氣體    (填“吸收”或“放出”)的熱量等于   J。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖,一定質(zhì)量的理想氣體被不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉在可導(dǎo)熱的氣缸內(nèi),活塞距底部的高度為h,可沿氣缸無摩擦地滑動。取一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上,沙子倒完時,活塞下降了h/5。再取相同質(zhì)量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上。外界大氣的壓強(qiáng)和溫度始終保持不變,已知大氣壓為p0,活塞橫截面積為S,重力加速度為g,求:

(1)一小盒沙子的質(zhì)量;
(2)沙子再次倒完時活塞距氣缸底部的高度。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,有一熱空氣氣球,為了保持內(nèi)外壓強(qiáng)相等,在氣球的下方開一小孔與外部空氣相通.在氣球的內(nèi)部安裝一溫度調(diào)節(jié)器,通過調(diào)節(jié)氣球內(nèi)部空氣的溫度使氣球上升或下降.已知?dú)馇虻娜莘e,(設(shè)氣球內(nèi)部空氣溫度變化時其容積保持不變),氣球質(zhì)量(球內(nèi)空氣質(zhì)量不計(jì)在內(nèi))為180Kg.地面大氣溫度為280K,大氣密度為1.2kg/.那么為了使氣球從地面上升,對氣球內(nèi)空氣最低應(yīng)加熱到多少度?

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同步練習(xí)冊答案