题目内容

(2011?上海模拟)如图所示,导热性能良好粗细均匀两端封闭的细玻璃管ABCDEF竖直放置.AB段和CD段装有空气,BC段和DE段为水银,
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.
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 
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
hS=PCDhCDS
  
    对AB段空气柱有PhS=(PCD-
P
2
)(3h-hCD)S  
          得pCD=
3+
6
6
P
 
            pAB=
6
6
P
 
            pF=PCD+
P
2
=
6+
6
6
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
3+
6
6
P
,AB段空气柱的压强为
6
6
P
,最低点F处的压强为pF=
6+
6
6
P
.
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

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网