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精英家教网如图所示,A、B两个相同的容器中装有同种理想气体,容器间连有一根玻璃管,管中有一段水银柱D.当容器A中气体的温度为0℃,B中气体的温度为20℃时,水银柱D恰好静止在管中央.求当A、B两
容器中气体的温度均下降10℃时水银柱的移动方向.
设容器A中气体的初、末状态参量分别为PA、VA、TA和P'A、V'A、T'A;容器B中气体的初、末状态参量分别为PB、VB、TB和P'B、V'A、T'B.由题意PA=PB,VA=VB
甲同学解:设水银柱不动,由查理定理得
P′A
T′A
=
P′B
T′B
,即
P′A
P′B
=
T′A
T′B
=
273-10
293-10
=
263
283
<1,
所以P'A<P'B,水银柱应向A容器移动;
乙同学解:设水银柱不动,A、B两部分气体都作等容变化,由查理定理得:
PA
TA
=
P′A
T′A
PB
TB
=
P′B
T′B
,PA=PB,因而
P′A
P′B
=
TBT′A
TAT′B
=
293×263
273×283
<1,
所以P'A<P'B,水银柱应向A容器移动;
丙同学解:温度变化时,水银柱缓慢移动,受力平衡,所以A、B两部分气体的压强应时时刻刻相等,由盖?吕萨克定律得:
VA
TA
=
V′A
T′A
VB
TB
=
V′B
T′B
,VA=VB,因而
V′A
V′B
=
TBT′A
TAT′B
=
293×263
273×283
<1,
所以V'A<V'B,水银柱向A容器移动.
请对三位同学的求解作出评价,如有错误,请指出错在哪里.
分析:可以先加速水银柱不动,气体等容变化,根据查理定律列式分析.
解答:解:①甲错,只能对同一部分气体的两个状态的参量列方程,左右两侧气体质量不同,故不能对两个不同气体的状态列方程;
②乙正确,先假设气体体积不变,根据查理定律列式升温后的气压,在进行比较;
③丙错误,小水银柱缓慢移动过程中,受力平衡,两边气体压强相等;
但对左侧部分和右侧部分气体来说压强都是在改变的,不是等压过程,盖-吕萨克定律不成立;
答:只有乙同学的解法是正确的.
点评:本题关键利用控制变量法,先假设气体体积不变,根据查理定律求解出升高温度后的压强情况,再进行判断.
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