探讨水银柱移动的两个有用结论

姜成浩

(江苏省灌云高级中学 222200)

题目在两端封闭的均匀玻璃管中，有一段水银柱把两部分气体隔开.

(1)如图1所示，玻璃管水平放置，如果两部分气体的温度不同，T2>T1,当使两部分气体升高同样多的温度后，水银柱怎样移动？

(2)如图2所示，玻璃管倾斜放置，并且两部分气体温度相同，即T1=T2，当使两部分气体升高同样多的温度以后，水银柱怎样移动？

思路分析假设两部分气体都做等容变化，由初状态变化到末状态时，据两部分气体的压强增加多少进行判断.

一、 水银柱水平放置

1.公式法

①

②

由①、②两式得：ΔP1>ΔP2>0.

即气体1的压强比气体2的压强增加得多一些，因此水银柱将向气体2的方向移动.

讨论：(1)其他条件不变，当两部分气体都降低同样多的温度时，由于ΔT1=ΔT2<0.

由①②两式同理可得:ΔP1<ΔP2<0. 即气体1的压强比气体2的压强减少得多一些，因此水银柱将向气体1的方向移动.

(2)其他条件不变，如果两气体的初状态温度相同，即T1=T2,由①②两式可知，不管是升高相同温度还是降低相同温度，都有ΔP1=ΔP2，因此，水银柱不移动.此问题也可由图象法解.

2. 图象法

做两条等容线，P/T=K

(1)如果当ΔT1=ΔT2>0时，由图3可以得出，ΔP1>ΔP2>0，水银柱向气体2移动.

(2)如果当ΔT1=ΔT2<0时，由图可以得出，ΔP1<ΔP2<0，水银柱向气体1移动.

(3)如果有T1=T2，则K1=K2，即两气体等容线为同一条，当ΔT1=ΔT2时，都有ΔP1=ΔP2，水银柱不移动.

结论1：当玻璃管水平放置，如果两部分气体变化前后的压强分别是相等.(1)若温度都升高相同度数，那么水银柱会向原来温度较高的一方向移动.(2)若温度都降低相同度数，那么水银柱向原来温度较低的一方向移动.

二、水银柱倾斜放置

1. 公式法

当玻璃管倾斜放置时，且T1=T2，此时P1>P2

同理由①②两式可以得知:

(1)当升高相同度数，即ΔT1=ΔT2>0时，ΔP1>ΔP2>0,水银柱向上移动.

(2)当降低相同度数时，即ΔT1=ΔT2<0时，ΔP1<ΔP2<0,水银柱向下移动.

2.图象法

结论2：玻璃管倾斜放置，如果变化前两部分气体的温度相同.(1)当温度升高相同度数，则水银柱上移；(2)当温度降低相同度数，则水银柱下降.

归纳总结：结论1可记为：“升温高移，降温低移”，结论2可记为：“升温上移，降温下移”.