查理定律的应用
1.对查理定律的理解
(1)查理定律是实验定律,是由法国科学家查理通过实验发现的。
(2)适用条件:气体质量一定,体积不变,压强不太大(小于n个大气压),温度不太低(不低于零下几十摄氏度)。
(3)一定质量的某种气体在体积不变的情况下,升高(或降低)相同的温度,所增加(或减小)的压强是相同的。
2.液柱或活塞移动类问题分析思路
(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Δp=p,求出每部分气体压强的变化量Δp,并加以比较。
(3)如果液柱或活塞两端的横截面积不相等,则应比较液柱或活塞两端的受力变化ΔpS。
[典例] (2017·全国卷Ⅰ)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ℃,汽缸导热。
(1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;
(2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;
(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃,求此时活塞下方气体的压强。
[解析] (1)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得
p0V=p1V1①
(3p0)V=p1(2V-V1)②
联立①②式得
V1=③
p1=2p0。④
(2)打开K3后,由④式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和