玻璃管气体模型
一、识别题眼
U 形管、玻璃管、水银柱、封闭气体、液面高度差、旋转或倒置管子,进入玻璃管气体模型。
第一动作:液柱求压强,气体写状态。
二、两条主线
| 主线 | 要做什么 | 方程 |
|---|---|---|
| 液柱压强 | 从开口端或已知端沿液柱走 | 向下加 ,向上减 |
| 气体状态 | 同一段封闭气体初末对应 |
等温时:
管横截面积不变时,体积可用气柱长度代替:
三、斜管提醒
斜管中液柱长度为 ,与水平夹角为 ,压强差由竖直高度决定:
不要分解气体压强,气体压强各向同性。
四、典型例题(带答案)
题目:一端封闭的竖直玻璃管内封有气体,水银柱高 ,开口端接大气,外界大气压为 。若封闭气体在水银柱上方,求气体压强。
答案:从开口端水银面向上走到封闭气体端,压强减少 :
五、压强行走法
玻璃管压强判断可以按“沿液柱行走”处理:
- 选一个已知压强端,常为大气压 。
- 沿液柱向下走,压强增加 。
- 沿液柱向上走,压强减少 。
- 到达封闭气体端,得到气体压强。
若用 作单位,可直接用水银柱高度差相加减。
六、典型例题补充(带答案)
例 1:气体在水银柱下方
题目:竖直玻璃管开口端接大气,大气压 ,水银柱高 ,封闭气体在水银柱下方,求气体压强。
答案:从开口端向下走到封闭气体端,压强增加:
例 2:斜管
题目:斜玻璃管中水银柱长 ,与水平夹角 ,对应压强差是多少?
答案:
压强差为 ,不能用 。
例 3:等温变化
题目:封闭气体等温变化,初态压强 、气柱长 ,末态压强 、气柱长 ,横截面积不变,状态方程如何写?
答案:
因为 ,横截面积 可约去。
七、教师讲法
玻璃管气体题不要一上来套 。第一步永远是“压强从哪里来”。压强搞错,后面的状态方程全都白搭。
课堂追问:
- 液柱向上走压强为什么减小?
- 斜管为什么只取竖直高度?
- 为什么横截面积不变时可用气柱长度代替体积?
- 漏气后还能不能用一定质量气体方程?
八、易错点
- 液柱压强加减方向反了。
- 斜管直接用管长,不取竖直高度。
- 把两段不同封闭气体合成一段写状态方程。
- 变质量或漏气过程仍套一定质量气体方程。
九、训练小题组(带答案)
1. 竖直液柱压强
题目:大气压为 ,封闭气体在水银柱下方,水银柱高 。求气体压强。
答案:从开口端沿水银柱向下走,压强增加:
2. 斜管高度
题目:水银柱沿斜管长度 ,斜管与水平夹角 。压强差是多少?
答案:只取竖直高度:
压强差为 。
3. 等温状态方程
题目:一段封闭气体等温变化,初态 、气柱长 ,末态气柱长 。求末态压强。
答案:横截面积不变,体积与长度成正比: