Question

高二物理压强等容变化问题 高手请进

两端封闭的粗细均匀的细玻璃管内有一段水银柱，将管内的空气分隔成A、B两部分，现将其完全插入温度高于室温的热水中去，仍使其处于竖直位置，则水银柱将
A、向上移
B、向下移
C、不移动
D、以上三种情况都有可能
A在上B在下 答案是选C
标答是这样解析的：先假设V不变，P/T=P(变）/T（变），下端的气体压强大，因此压强增大的大，所以向上移动。可是下面的压强增加的大就矛盾了，体积会变得，那这里假设就不成立了，为什么还能用△pa<△pb这个用体积不变的错误假设推出来的关系式还能用呢？ 求解。
我的疑问大概就是：用等容的条件推出△pa<△pb，既然矛盾了容积在变为什么还能用这个关系式△pa<△pb呢？请解释下原理让我看懂就OK
还是不懂为什么要体积不变而不是压强不变啊？

Answer 1

这是一种假设法，假设必须具有一定的合理性，必须满足显然的基本要求。
假设法核心思想：对未知情况作出一种假设，通过推理看这种假设是否正确，如果不正确，再判断到底是什么情况。如果假设显然不合理，不用推理就可以推翻。
两部分体积之和等于一个常数，假设体积不变，不会违反其和是一个定值的基本要求。
温度升高，两部分压强一定会增大。如果假设压强不变，不用推理，假设就被推翻了。
假设不是任意的，再如，“假设两部分气体总体积增大”，这也是根本不可能的。
不合适的假设，即使能判断出结果，也会导致走很多弯路。

Answer 2

对于你的疑虑，这样回答：
我们所做的关于物理学得题目所涉及的过程一般都是在理想状态下进行的，关于那道“上下都封闭的数直玻璃管 中间封有1段水银隔开上下两段气体”题目，理想状态是：
1，水银的体积随温度变化可以忽略不计；
2，玻璃管热传递均匀且结构均匀并无外界影响；
3，气体为理想气体，即满足PV=nRT，P气压，V气体积，n气体物质的量
（你可以理解为气体分子量的一种表示形式，本题上下气体被水银封闭，彼此不传递，故n不变），V为体积，R为常数。这就是气体P与V，T关系的根源。
有了以上条件，来分析 ：
由于玻璃管热传递均匀且结构均匀并无外界影响，所以上下气体升温一致，即何时何刻，上下温度一致，也就是说，T发生任何一微小变化，上下气体的温度以同速率变化，由于一开始上下体积确定，且水银的体积随温度变化可以忽略不计，即气体总体积不变，不会由于水银体积变化而使上下气体体积发生变化，所以根据 PV=nRT，知道：（解决你疑问的重点！）任何时刻上下气体压强变化相同，由于一开始上下就处于平衡状态，所以上下压强改变相同量的时候也处于平衡状态，即任何时刻上下气体体积不会由于不平衡而改变，所以水银柱不会移动。
根据上面对题目的解答 ，知道升温玻璃管内气体为等容变化。
那么有可能不等容也不等压变化吗？当然可能！现实中就是这样。
第一，水银的体积随温度变化的，这会在升温过程中影响上下气体体积而打破平衡；
第二，玻璃管热传递均匀且结构均匀并无外界影响是很难做到的，如果上下传热不均匀，或者如果在水中加热时玻璃管表面出现气泡，抑或结构不均匀都会影响传热，请问上下受热不匀，温度上升不一致，系统还会平衡吗，这时上下就会出现体积变化的现象且过程为不等容也不等压变化。另外气体不为理想气体也会影响。

Answer 3

有这么纠结么？
假设V不变，就是说先不让水银柱动，你已经明白知道得到了，这样会得到△pa<△pb，也就是下面的压强比上面的变化大，得到这样的结果，水银柱就不能不动，那怎么动？你已经知道不动的话，下面的压强增加的多，那么当然要向上动了。
你纠结在哪里：你是想不动才能推出△pa<△pb，动了可能不会推出△pa<△pb。其实我告诉你，在动的过程中的每一瞬间都满足△pa<△pb这个关系，直到停止时 △pa=△pb。

为什么要体积不变而不是压强不变啊
好！咱来用压强做一下。假设P不变，V/T=V(变）/T（变）推出：V大的，体积增加的大，V小的，体积增加的小，也就是说Va，Vb都要增加，只不过一个增加的大，一个增加的少，有了这样的结果，你告知我怎么动？没办法动吧，两个体积都必须要增加，而水银柱只要动就得有一个体积变小。所以这样是判断不出来的。

Answer 4

A对。
确实如你所说的那样来判断水银柱的移动方向。
设想人为地固定水银柱不动，则上、下两部分空气柱都作等容升温的变化过程，
对上部分气体，P上初 / T初＝P上末 / T末
对下部分气体，P下初 / T初＝P下末 / T末
得　（P上末－P上初）/ （T末－T初）＝P上初 / T初
（P下末－P下初）/ （T末－T初）＝P下初 / T初
显然，P下初＞P上初，所以　（P下末－P下初）＞（P上末－P上初）
即下方气体压强的增量大于上方气体压强的增量，所以实际是水银柱是向上移动的。
注：这只是一个判断方法。

Answer 5

先假设水银不移动（用装置固定，比如两块夹板），当温度升高时，由pV=nRT,体积大的升高压强多，对水银进行受力分析，水银本来平衡，现解除固定装置（夹板拆除），受力不平衡，则向体积小的方向移动了
这个是为了便于解题，这样思考简单
设压强不变不好思考