题目内容
【题目】粗细均匀的U型玻璃管竖直放置,左侧上端封闭,右侧上端开口且足够长。如图所示,管内有两段水银柱封闭了两部分一定质量的理想气体,下部分水银柱左右两侧的液面A、B等高,右管内上部分水银柱长l0=5cm。此时左侧气柱长l=20cm,温度为27℃。现对左管内的气体缓慢加热至某一温度T,水银面B上升了2cm,已知大气压强p0=75cmHg.求:
( i)加热后左管内气体的温度T;
(ⅱ)保持左侧管内气体温度T不变,在右侧管内缓慢加入适量水银(与右管内原有水银l0无空隙接触),使水银面A和B再次等高,此时右侧管内上部分水银柱的长度.
【答案】(1)T=346.5K (2)17.4cm
【解析】
(1)设左侧管中气体的初始状态的压强、温度、体积分别为p1、T1、V1,
则p1=p0+l0=80cmHg,T1=300K,V1=lS
设左侧管中气体加热至T时的压强、温度、体积分别为p2、T2、V2,
则p2=88cmHg,T2=T,V2=(l+2)S
由理想气体状态方程得:
解得:T=346.5K
(2)左管中水银面B′回到B处时对应的压强、温度、体积分别为p3、T2、V1:
由查理定律得: (或者
)
解得:P3=92.4cmHg
则右侧管中气体上端水银柱的长度为l′=92.4-75=17.4cm
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