题目内容

【题目】如图所示,竖直放置,粗细均匀且足够长的U形玻璃管与容积V0=8cm3的金属球形容器连通,用U形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体,当环境温度T1=300K时,U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出h1=15cm,右管水银柱上方空气柱长h0=4cm,现在左管中加入水银,保持温度不变,使两边水银柱在同一高度,大气压强p0=75cmHgU形玻璃管的横截面积S=0.5cm2

1)求需要加入的水银柱的长度L

2)若通过加热使右管水银面恢复到原来的位置,求此时封闭气体的温度T2

【答案】(1)23cm(2)415K

【解析】

①初态:p1=p015cmHg,V1=V0+h0S
末态:p2=p0=75cmHg,体积为V2
根据玻意耳定律有:p1V1=p2V2

解得V2=8cm3
此时水银正好到球的底部,可知加入的水银柱长度为:L=h1+2h0=23cm
②初态:p1=p015cmHg,T1=300K
末态:p2=p0+8cmHg,温度为T2
根据查理定律有:

解得:T2=415K

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