题目内容

如图,内径均匀的弯曲玻璃管ABCDE两端开口,AB、CD段竖直,BC、DE段水平,AB=100cm,BC=40cm,CD=50cm,DE=60cm.在水平段DE内有一长10cm的水银柱,其左端距D点10cm.在环境温度为300K时,保持BC段水平,将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银槽中,使A端在水银面下10cm.已知大气压为75cmHg且保持不变
(1)若环境温度缓慢升高,求温度升高到多少K时,水银柱刚好全部溢出;
(2)若环境温度缓慢降低,求温度降低到多少K时,水银柱刚好全部进入CD段.
(1)A端插入水银槽后,液柱向右移动10cm,
气体发生等压变化,由盖吕萨克定律可得
V1
T1
=
V2
T2

解得:T2=
V2
V1
T1=
240S
200S
×300=360
K;
(2)当液柱刚好全部进入CD管时,水银槽中的水银将沿AB管上升10cm.
封闭气体体积及压强:V3=160Scm3,p3=65cmHg.
由理想气体状态方程得:
p1V1
T1
=
p3V3
T3

T3=
p3V3
p1V1
T1=
65×160S
75×200S
×300=208
K;
答:(1)温度升高到360K时,水银柱刚好全部溢出;
(2)温度降低到208K时,水银柱刚好全部进入CD段.
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