用液柱或活塞隔开的两部分气体,当气体温度变化时,液柱或活塞是否移动?如何移动?此类问题的特点是气体的状态参量p、V、T都发生了变化,直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难,通常先进行气体状态的假设,然后应用查理定律可以简单地求解.
两个重要推论:
1.假设推理法
根据题设条件,假设发生某种特殊的物理现象或物理过程,运用相应的物理规律及有关知识进行严谨的推理,得出正确的答案.巧用假设推理法可以化繁为简,化难为易,简捷解题.其一般分析思路如下:
(1)先假设液柱(或活塞)不发生移动,两部分气体均做等容变化.
(2)对两部分气体分别应用查理定律的分比形式△p=△Tp/T,求出每部分气体压强的变化量△p,并加以比较.
(3)如果液柱(或活塞)两端的横截面积相等,且△p均大于零,意味着两部分气体的压强均增大,则液柱向△p值较小的一方移动;若△p均小于零,意味着两部分气体的压强均减小,则液柱向压强减小量较大的一方(|△p|较大的一方)移动:若△p相等,则液柱不移动.
(4)如果液柱(或活塞)两端的横截面积不相等、则应考虑液柱两端的受力变化(△pS)、若△pS均大于零,则液柱向△pS较小的一方移动:若△pS均小于零,则液柱向|△pS|值较大的一方移动;若△pS相等,则液柱不移动.
2.极限法
所谓极限法就是将问题推向极端.如在讨论压强大小变化时,将变化较大的压强推向无穷大,而将变化较小的压强推向零,这样就使复杂的问题变得简单明了.
如图所示,
两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有一段长为h的水银柱,将管内气体分为两部分.已知l₂=2l₁,若使两部分气体同时升高相同的温度,管内水银柱将如何运动?(设原来温度相同)
根据极限法:由于管上段气柱压强p₂较下段气柱压强p₁小,设想p₂→0,即管上部认为近似为真空,于是立即得到,温度T升高,水银柱向上移动.
3.图象法
首先在同一p-T图象上画出两段气柱的等容图线,如图所示.
由于两气柱在相同温度下的压强不同,所以它们等容线的斜率也不同,压强较大的气柱的等容线的斜率也较大.从图中可以看出,当两气柱升高相同温度△T时,其压强的增量△P₁>△P₂,所以水银柱向压强增量小的一端移动,对上面的水银柱问题用图象法分析,很容易得出水银柱向上移动的结果.
例题:如图所示,