题目内容

【题目】如图所示,粗细均匀的管子,竖直部分长为l=50 cm,水平部分足够长.当温度为15 ℃时,竖直管中有一段长h=20 cm的水银柱,封闭着一段长l1=20 cm的空气柱.设外界大气压强始终保持在76 cmHg.求:

①被封空气柱长度为l2=40 cm时的温度;

②温度升高至327 ℃时,被封空气柱的长度l3.

【答案】(1)BC;(2)①516 K;②52.6 cm;

【解析】解:

气体在初态时有:

p1="96" cmHgT1="288" Kl1="20" cm

末态时有:p2="86" cmHgl2="40" cm

由理想气体状态方程得:=

所以可解得:T2=T1="516" K

当温度升高后,竖直管中的水银将可能有一部分移至水平管内,甚至水银柱全部进入水平管.因此当温度升高至327℃时,水银柱如何分布,需要分析后才能得知.设水银柱刚好全部进入水平管,则此时被封闭气柱长为l="50" cm,压强p="76" cmHg,此时的温度为

T=T1=="570" K

现温度升高到600KT=570K,可见水银柱已全部进入水平管内,末态时p3="76" cmHgT3="600" K,此时空气柱的长度

l3=l1=="52.6" cm

答:被封空气柱长度为l2=40cm时的温度为516K

温度升高至327℃时,被封空气柱的长度l352.6cm

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