問題詳情:
如圖,兩側粗細均勻、橫截面積相等、高度均為H=18cm的U型管,左管上端封閉,右管上端開口。右管中有高h0= 4cm的水銀柱,水銀柱上表面離管口的距離l= 12cm。管底水平段的體積可忽略。環境温度為T1=283K。大氣壓強p0=76cmHg。
(i)現從右側端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無氣隙),恰好使水銀柱下端到達右管底部。此時水銀柱的高度為多少?
(ii)再將左管中密封氣體緩慢加熱,使水銀柱上表面恰與右管口平齊,此時密封氣體的温度為多少?
【回答】
(i)12.9cm;(ii)363K
【解析】
【詳解】(i)設密封氣體初始體積為V1,壓強為p1,左、右管截面積均為S,密封氣體先經等温壓縮過程體積變為V2,壓強變為p2。由玻意耳定律有
設注入水銀後水銀柱高度為h,水銀的密度為ρ,按題設條件有
,
,
聯立以上式子並代入題中數據得
h=12.9cm
(ii)密封氣體再經等壓膨脹過程體積變為V3,温度變為T2,由蓋一呂薩克定律有
按題設條件有
代入題中數據得
T2=363K
知識點:氣體的等温變化
題型:計算題