题目内容
【题目】如图所示,粗细均匀的U型玻璃管在竖直平面内放置其中AB段水平,左右两管均竖直。右侧玻璃管内封闭一定质量的理想气体,气柱长度L=10cm,左侧玻璃管开口且足够长。室温为27℃时,左右两管内水银柱的高度均为h=10cm。求:右管内封闭气体为多少摄氏度时,两侧管内水银柱高度差为5cm(已知大气压强p0=75cmHg)。
【答案】若左管水银面比右管低5cm,气体温度为77摄氏度;若右管水银面比左管低5cm,气体温度为﹣33摄氏度。
【解析】
以封闭气体为研究对象;初态压强P0=75cmHg,体积V0=LS,温度T0=(273+27)K=300K
若左管水银面比右管低5cm,其末态压强为:P1=(p0﹣h)cmHg=70cmHg
末态体积为:V1=(L+2.5)S=12.5S
根据理想气体状态方程得:
代入数据解得:T1=350K=77℃
若右管水银面比左管低5cm,其末态压强为:P2=(p0+h)cmHg=80cmHg
末态体积为:V2=(L﹣2.5)S=7.5S
代入数据解得:T2=240K=﹣33℃
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