Question

11．如圖所示，這個(gè)裝置可以作為火災(zāi)報(bào)警器使用，在試管中裝入適量的水銀，試管口與大氣相通，當(dāng)溫度升高時(shí)水銀柱上升，使電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出響聲報(bào)警．當(dāng)溫度為27℃時(shí)，空氣柱長(zhǎng)度L₁為20cm，此時(shí)水銀上表面距離導(dǎo)線L₂為10cm，則：
（1）當(dāng)溫度達(dá)到多少攝氏度時(shí)報(bào)警器會(huì)報(bào)警？
（2）如果大氣壓增大，則報(bào)警溫度將比原來(lái)的設(shè)計(jì)值偏高還是偏低？

Answer 1

分析 （1）溫度升高，封閉氣體體積增大，水銀柱上升，當(dāng)電路恰好接通時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警；此時(shí)空氣柱長(zhǎng)度L₁+L₂，以封閉空氣柱為研究對(duì)象，根據(jù)等壓變化規(guī)律求出溫度．
（2）如果大氣壓降低，氣體壓強(qiáng)降低；可以假設(shè)是電路接通時(shí)氣壓突然降低，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，要保持原來(lái)的體積，要降低溫度．

解答 解：（1）由題可知，試管中的氣體做等壓變化，由：$\frac{{V}_{1}}{{T}_{1}}=\frac{{V}_{2}}{{T}_{2}}$
V₁=SL₁，V₂=S（L₁+L₂），
T₁=（273+27）K=300K，T₂=273+t，
將數(shù)據(jù)代入公式，可得t=177°C，
（2）如果大氣壓增大后，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，$\frac{PV}{T}=C$可知，氣體的體積增大到臨界狀態(tài)時(shí)需要的溫度會(huì)上升，將使報(bào)警溫度比原來(lái)的設(shè)計(jì)值偏高．
答：（1）當(dāng)溫度達(dá)到177氏度時(shí)報(bào)警器會(huì)報(bào)警；
（2）如果大氣壓增大，則報(bào)警溫度將比原來(lái)的設(shè)計(jì)值偏高．

點(diǎn)評(píng) 該題將理想氣體的體積變化與傳感器相結(jié)合，考查氣態(tài)方程等知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，要注意氣體狀態(tài)變化可以應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程求解，本題的關(guān)鍵是找出氣體的變化是等壓變化．