题目内容
EF段是真空,各段长度相同,即AB=BC=CD=DE=EF,管内AB段空气的压强为p,环境温度为T.
(1)若要使DE段水银能碰到管顶F,则环境温度至少需要升高到多少?
(2)若保持环境温度T不变,将管子在竖直面内缓慢地旋转180°使F点在最下面,求此时管内两段空气柱的压强以及最低点F处的压强.
分析:(1)环境温度升高,CD、BA两段气体都等压膨胀,分别对CD段、BA段气体运用盖-吕萨克定律列方程,并结合后来两部分气体长度之和等于EF+CD+BA.
(2)保持环境温度T不变,缓慢地旋转管子,两段气体均发生等温变化,根据玻意耳定律分别对两段气体列方程,并抓住初态时,CD段压强为BA段压强的一半,末态两部分气体总长度为EF+CD+BA.
(2)保持环境温度T不变,缓慢地旋转管子,两段气体均发生等温变化,根据玻意耳定律分别对两段气体列方程,并抓住初态时,CD段压强为BA段压强的一半,末态两部分气体总长度为EF+CD+BA.
解答:解:(1)设初状态每段的长度为h,CD段空气柱末状态的长度为hCD
根据等压变化,
对CD段空气柱有
=
对BA段空气柱有
=
得T1=1.5T
(2)设CD段空气柱末状态的长度为hCD,压强为pCD
根据波意耳定律,
对CD段空气柱有
hS=PCDhCDS
对AB段空气柱有PhS=(PCD-
)(3h-hCD)S
得pCD=
P
pAB=
P
pF=PCD+
=
P
答:(1)若要使DE段水银能碰到管顶F,则环境温度至少需要升高到1.5T;
(2)此时管内CD段空气柱的压强为
P,AB段空气柱的压强为
P,最低点F处的压强为pF=
P.
根据等压变化,
对CD段空气柱有
| hS |
| T |
| hCDS |
| T1 |
对BA段空气柱有
| hS |
| T |
| 3hS-hCDS |
| T1 |
得T1=1.5T
(2)设CD段空气柱末状态的长度为hCD,压强为pCD
根据波意耳定律,
对CD段空气柱有
| P |
| 2 |
对AB段空气柱有PhS=(PCD-
| P |
| 2 |
得pCD=
3+
| ||
| 6 |
pAB=
| ||
| 6 |
pF=PCD+
| P |
| 2 |
6+
| ||
| 6 |
答:(1)若要使DE段水银能碰到管顶F,则环境温度至少需要升高到1.5T;
(2)此时管内CD段空气柱的压强为
3+
| ||
| 6 |
| ||
| 6 |
6+
| ||
| 6 |
点评:本题采用隔离法分别研究两部分气体,更重要的是要抓住它们之间的联系,列出关系式,这是几部分气体问题的解题关键.
练习册系列答案
相关题目