题目内容
如图8-2-17所示,容器A和容器B分别盛有氢气和氧气,用一段水平细玻璃管相通,管内有一段水银柱将两种气体隔开,当氢气的温度为0 ℃,氧气温度是20 ℃时,水银柱怎样移动?图8-2-17
(1)两气体均升高温度20 ℃;
(2)两气体均降低温度20 ℃;
(3)若初状态如图8-2-17所示且气体的初温相同,则两气体均升高10 ℃时,水银柱怎样移动?
解析:对于题图,氢气和氧气初压强相同,设为p0,当温度变化时,先假定水银柱不动,由Δp=p求出两部分气体的Δp值,再比较判断.
(1)因为是升温,故水银柱向压强增大量小的一方移动
pA=pB=p,ΔT=20 K TA=(273+0) K=273 K TB=(273+20) K=293 K
得到Δpa=pA=
p Δpb=
pB=
p
因为Δpa>Δpb,所以水银柱向B容器一方移动.
(2)因为是降温,水银柱向压强减小量大的一方(即|Δp|较大的一方移动).
同理Δpa=pA=
,ΔpB=
pB=-
p
因为|ΔpA|>|ΔpB|,所以水银柱向A容器一方移动.
(3)因是升温,故水银柱向压强增大量小的一方移动,设气体初温为T,A初温为TA,B的初温为TB,由查理定律的分比形式得:ΔpA=pA=
pA,ΔpB=
pB=
pB,
而pA=pB(对题图分析)即ΔpA=ΔpB,所以水银柱不移动.
答案:水银柱向B容器一方移动;水银柱向A容器一方移动;水银柱不移动.
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有一组同学对温度计进行专题研究.他们通过查阅资料得到17世纪时伽利略曾设计过一个温度计,其结构为:一麦秆粗细的玻璃管,一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连,另一端竖直插在水槽中,并使玻璃管内吸入一段水柱,根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度.
为了研究“伽利略温度计”,同学们按照资料中的描述自制了如图8-2-27所示的测温装置,图中A为一塑料小瓶,B为一吸管,通过软木塞与A连通,管的下端竖直插在大水槽中.使管内外水面有一高度差h,然后进行实验研究:
图8-2-27
(1)在不同温度下分别测出对应的水柱高度h,记录的实验数据如下表所示.
温度/℃ | 17 | 19 | 21 | 23 | 25 | 27 |
h/cm | 30.0 | 24.9 | 19.7 | 14.6 | 9.4 | 4.2 |
Δh=hn-1-hn | 5.1 |
根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差,并填入表内的空格,由此可得结论:
①当温度升高时,管内水柱高度h将____________________(选填“变大”“变小”或“不变”).
②水柱高度h随温度的变化而________________(选填“均匀”或“不均匀”)变化;试从理论上分析并证明结论②的正确性(提示:管内水柱产生的压强远远小于一个大气压).
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
(2)通过实验,同学们发现用“伽利略温度计”来测温度,还存在一些不足之处,其中主要的不足之处有:
①____________________________________________________________________________;
②____________________________________________________________________________.