Question

某科技兴趣小组，利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可以忽略的水银柱，接口处用石蜡密封，将酒瓶水平放置，如图所示。该小组测得酒瓶容积为480cm³，玻璃管内部横截面积为0.4cm²，瓶口外的有效长度为48cm。当气温为7℃时，水银柱刚好在瓶口位置。

（1）求该气温计能够测量的最高气温
（2）假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中，密封气体从外界吸收了3J热量，则在这一过程中该气体的内能变化了多少？（已知大气压p₀=1.0×10⁵Pa）

Answer 1

（1）当水银柱到达管口时，所测气温最高，设为T₂，此时气体体积为V₂
初状态：T₁=（273+7）K=280K，V₁=480cm³
末状态：V₂=（480+48×0.4）cm³="499.2" cm³
由等压变化知
代入数据得T₂=291.2K=18.2℃
（2）水银柱移动过程中，外界对气体做功

由热力学第一定律得内能变化为

所以，气体内能增加了1.08J

略