Question

如下图所示，将水平放置的两端封闭的直玻璃管(其内部有一段水银柱将气体分隔为A、B两部分)竖直放入温度均匀的热水槽中，待平衡后，A部分气体的体积__________(填“变大”“变小”)。

Answer 1

答案：
解析：

解题过程：求解本题可以采用下面多种方法． 　　方法1 采用定量解析法，设水银柱下降(或上升)x，对A、B两部分气体分别应用理想气体状态方程，再根据末态(h为管内汞柱的高度)．这种方法过程繁杂，这里不再赘述，同学们自己不妨一试． 　　方法2 采用半定性半定量的假设法，设玻璃管浸入热水中后，水银柱相对于管的位置不变，则A、B两部分气体均发生等容变化，由查理定律得 　　即末态．故当“释放”对水银柱的约束后，它会在重力作用下相对于玻璃管下移一段距离而平衡于某处，即A部分气体的体积减小了． 　　方法3 借用习题结论进行逻辑推理法．对于封闭玻璃管中一段水银柱将空气柱分隔为两部分的情况来说，由上一单元知识很容易证明这样两个结论：当管水平放置时，若两部分气体的初温相同，且升高相同的温度，则水银柱依然平衡于原位置，即不会移动；当管竖直(或倾斜)放置时，若两部分气体初温相同且升高相同的温度，则水银柱将相对于管上升．借用上述结论可以简化本题的的解题过程，由初态到末态的变化过程可以通过以下三种途径来实现，具体讨论如下： 　　(1)先将玻璃管竖起来，再保持竖直状态将其放入热水中．这种情况下，第一步汞柱相对于管下移，A气体被压缩；第二步，汞柱又会相对于管上移，即A气体相对于第一步又膨胀了．那么经过这两步后A气体最终究竟是膨胀了还是被压缩了无法判断出来，所以无法通过此途径求解． 　　(2)将管竖起与放入热水中同时进行，这种情况更为复杂，更难以判断水银柱的移动情况． 　　(3)先将玻璃管保持水平状态放入热水中，再慢慢将其竖起来，这种情况下，第一过程中汞柱相对于玻璃管不移动，即A部分气体体积不变；第二过程中汞柱相对于管下移，即A气体被压缩，故A气体体积应减小． 上述实现气体状态变化的三个具体过程虽然不同，但气体最终的状态应该是一定的．故本题的正确结论应该是A部分气体体积减小． 　　思路点拨：本题隐含的已知条件是A、B两部分气体初态压强和温度相同，末态的温度T也相同，且T＞，而末态压强为．对每一部分气体，在其状态变化过程中，都遵循理想气体状态方程． 　　小结：研究气体状态变化情况时，可以对各个可能的变化过程进行分析推理，当沿一个途径走不通(即无法推导出确定的结果)时，可以换一个途径去走，这种方法不仅在解决气体问题时运用，在研究力学、电磁学及光学等问题时，同样是一种非常重要的方法，这里不再一一列举．