探討水銀柱移動的兩個有用結論

姜成浩

(江蘇省灌云高級中學 222200)

題目在兩端封閉的均勻玻璃管中，有一段水銀柱把兩部分氣體隔開.

(1)如圖1所示，玻璃管水平放置，如果兩部分氣體的溫度不同，T2>T1,當使兩部分氣體升高同樣多的溫度后，水銀柱怎樣移動？

(2)如圖2所示，玻璃管傾斜放置，并且兩部分氣體溫度相同，即T1=T2，當使兩部分氣體升高同樣多的溫度以后，水銀柱怎樣移動？

思路分析假設兩部分氣體都做等容變化，由初狀態變化到末狀態時，據兩部分氣體的壓強增加多少進行判斷.

一、 水銀柱水平放置

1.公式法

①

②

由①、②兩式得：ΔP1>ΔP2>0.

即氣體1的壓強比氣體2的壓強增加得多一些，因此水銀柱將向氣體2的方向移動.

討論：(1)其他條件不變，當兩部分氣體都降低同樣多的溫度時，由于ΔT1=ΔT2<0.

由①②兩式同理可得:ΔP1<ΔP2<0. 即氣體1的壓強比氣體2的壓強減少得多一些，因此水銀柱將向氣體1的方向移動.

(2)其他條件不變，如果兩氣體的初狀態溫度相同，即T1=T2,由①②兩式可知，不管是升高相同溫度還是降低相同溫度，都有ΔP1=ΔP2，因此，水銀柱不移動.此問題也可由圖象法解.

2. 圖象法

做兩條等容線，P/T=K

(1)如果當ΔT1=ΔT2>0時，由圖3可以得出，ΔP1>ΔP2>0，水銀柱向氣體2移動.

(2)如果當ΔT1=ΔT2<0時，由圖可以得出，ΔP1<ΔP2<0，水銀柱向氣體1移動.

(3)如果有T1=T2，則K1=K2，即兩氣體等容線為同一條，當ΔT1=ΔT2時，都有ΔP1=ΔP2，水銀柱不移動.

結論1：當玻璃管水平放置，如果兩部分氣體變化前后的壓強分別是相等.(1)若溫度都升高相同度數，那么水銀柱會向原來溫度較高的一方向移動.(2)若溫度都降低相同度數，那么水銀柱向原來溫度較低的一方向移動.

二、水銀柱傾斜放置

1. 公式法

當玻璃管傾斜放置時，且T1=T2，此時P1>P2

同理由①②兩式可以得知:

(1)當升高相同度數，即ΔT1=ΔT2>0時，ΔP1>ΔP2>0,水銀柱向上移動.

(2)當降低相同度數時，即ΔT1=ΔT2<0時，ΔP1<ΔP2<0,水銀柱向下移動.

2.圖象法

結論2：玻璃管傾斜放置，如果變化前兩部分氣體的溫度相同.(1)當溫度升高相同度數，則水銀柱上移；(2)當溫度降低相同度數，則水銀柱下降.

歸納總結：結論1可記為：“升溫高移，降溫低移”，結論2可記為：“升溫上移，降溫下移”.