题目内容
【题目】粗细均匀的U形管竖直放置,右端封闭,左管内有一个重力和摩擦都不计的活塞,管内水银把气体分隔成A、B两部分。当大气压强为P0=75cmHg,温度为t0=27℃时,管内水银面在同一高度,两部分气体的长度均为L0=30cm。
①现向上缓慢拉动活塞,使两管内水银面高度差为h=10cm,求活塞上升的高度L;
②然后固定活塞,再仅对左管气体加热,使A部分气体温度升高。则当左管内气体温度为多少摄氏度时,方可使右管内水银面回到原来的位置。(该题计算结果均保留三位有效数字)
【答案】:①现向上缓慢拉动活塞,使两管内水银面高度差为h=10cm,活塞上升的高度16.4cm;②则当左管内气体温度为191℃时,方可使右管内水银面回到原来的位置。
【解析】
①温度不变,对B管气体:
P0L0S=P2(L0+0.5h)S
可得:P2≈64.3cm
对A管气体:
P0L0S=(P2﹣h)L1S
求得:L1≈41.4cm
L=L1+0.5h﹣L0=16.4cm
②为使右管内水银面回到原来位置,A气体的压强应为P0,长度应为L1+0.5h;
由理想气体状态方程得:
代入数据可得:T=464K
所以:t=191℃
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