题目内容
【题目】如图所示,上端开口、下端封闭、粗细均匀的足够长细玻璃管竖直放置,管中用一段长度为H=25cm的水银柱封闭一段长度为L=20cm的空气,大气压强P0=75cmHg,开始时封闭气体的温度为27℃。若将玻璃管在竖直平面内
(1)缓慢转动至开口向下,求此时封闭空气的长度;
(2)缓慢转动至水平后,再将封闭气体的温度升高到37℃,求此时封闭空气的长度。
【答案】(1)
(2)
【解析】
(1)保持封闭气体初始温度27℃不变,为等温变化,根据玻意耳定律即可求出开口向下时空气柱的长度;
(2)缓慢转动至水平,找出初末状态参量,根据理想气体状态方程列式求解。
(1)初状态气体压强p1=(p0+h)cmHg=100cmHg,
末状态p2=(P0﹣h)cmHg=50cmHg,
设封闭气体长度设为L2 ,
等温变化过程由玻意耳定律得:P1LS=P2L2S
代入数据解得:L2=40cm
(2)初状态气体压强p1=100cmHg,末状态p3=P0=75cmHg,
设封闭气体长度设为L3,初始状态温度T1=300K,末状态温度T3=310K
由理想气体状态方程得:
代入数据解得:L3=27.6cm
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