高考必考热点:两头堵的水银管的理想气体计算 海哥物理每日一题

热力学高考是选做题,此类题目难度一般相对中等偏下,如果选择了做热力学的题目,一般不要失分。但是有一些热力学的理想气体题目往往考察几何学知识,涉及到前后变化的物理量在形体中的重新位置分布,就像初中浮力涉及到的复杂的几何变化关系一样。因此掌握好几何关系,结合理想气体的方程,一般就迎刃而解。

海哥会陆续给大家选择一些类似题目,归纳为几类。今天海哥给大家分享一道难度中等的两头堵的水银管的计算,希望能快速找到几何关系。

如图,粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口,管内有一段水银柱,中管内水银面与管口A之间气体柱长为lA=40 cm,右管内气体柱长为lB=39 cm.先将开口B封闭,再将左管竖直插入水银槽中,设被封闭的气体为理想气体,整个过程温度不变,若稳定后进入左管的水银面比水银槽水银面低4 cm,已知大气压强p0=76 cmHg,求:

①A端上方气柱长度;

②稳定后右管内的气体压强.

【解析】

对于这道题,海哥是这样分析和转化的。

刚开始是两头开,其实后面就是两头堵了,形成两段气柱夹着中间的一段水银柱。这类问题,有一个核心问题,就是中间水银柱的体积不会变化,只涉及到在管子中的升降问题,那么几何关系就是两段气柱和水银柱的相对位置以及各自体积的问题。

一、对第一问,我们首先确定研究对象,是左边的气柱,分析它的状态变化。

【海哥另解】

对于第二问,海哥有更简洁的做法:

1、我们注意到左边气柱的高度由40变化为38,则水银柱被压去了2cm,由于左边下降1cm水银柱,右边就上升1cm,相变就差距2cm,所以右边水银柱上升1cm,但是气柱总共压缩了2cm,所以右边的气体压强为PA1-2cm=80-2=78cmHg。

这样分析就比较直观理解,省略了一步计算。

好的 ,如有任何疑问或需要咨询的,请留言。

下期预告:理想气体的质量减少的情景计算,敬请等待。

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