Question

【題目】如圖所示，在一端封閉的粗細均勻U形管中用水銀柱封閉一段空氣柱長度為L，U形管底邊寬度為d=4 cm，開口一側管很長，當空氣柱的溫度為27 ℃時，左管水銀柱的長度，右管水銀柱長度，氣柱長度；當空氣柱的溫度變?yōu)?/span>127 ℃時，左管水銀柱的長度為。求：

①當時的大氣壓強和末狀態(tài)空氣柱的壓強；

②要讓水銀柱全部進入U形管右側，空氣柱的溫度至少是多少？

Answer 1

【答案】(1) 76 cmHg (2) 477 ℃

【解析】①設大氣壓強為p0，橫截面積為S，左側封閉氣體為研究對象，當空氣柱的溫度變?yōu)?/span>127 ℃時，左管水銀柱的長度為，右管水銀柱的長度為

初狀態(tài)：氣體壓強為：p1=p0–（h1–h2）

體積為：V1=LS=20S

溫度為：T1=（273+27）K=300K

末狀態(tài)：氣體壓強為：p1=p0+（）

體積為：V2=（L+（h1–h2））S=24S

溫度為：T2=（273+127）K=400 K

由理想氣體狀態(tài)方程得：

解得：p0=76 cmHg

②要讓水銀柱剛好全部進入U形管右側，這時空氣柱體積V3=（h1+d+L）S=36S

壓強p3=p0+（h1+h2+d）

由理想氣體狀態(tài)方程得：

解得T3=750 K

要讓水銀柱全部進入U形管右側，空氣柱的溫度至少是477℃