Question

一个如图所示形状、内径均匀的细玻璃管，它的AB和CD两臂竖直放置，BC段呈水平方向，管的AB段和BC段长度分别为40cm和5cm，A端封闭、D端开口与大气相通．用一段长为5cm的水银柱将一部分空气封闭在管内．当管内被封闭空气的温度为27℃时，BC管充满水银，被封闭的空气柱恰与AB管等长．如果空气温度发生变化，管内水银柱将发生移动．设大气压强相当于75cm水银柱产生的压强，则
（1）要管内水银柱进入AB管，则空气温度是降低还是升高？
（2）要使管内水银柱刚好全部离开BC管进入AB管内并保持稳定时，AB管内空气的温度应是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）假如气体体积不变而温度变化，根据理想气体状态方程可知，气体压强与温度成正比，故降温；
（2）先求解初状态和末状态的气压，然后根据理想气体状态方程列式求解．
解答：解：（1）假如气体体积不变而温度变化，根据理想气体状态方程可知，温度降低则封闭气体的压强也降低；外界大气会将水银柱压入左侧AB管中；
（2）封闭气体初状态气压为75cmHg，长度为40cm，温度300K；末状态长度为35cm，气压75+5=80cmHg，温度？；
气体等温变化，根据玻意耳定律，有：
解得
答：（1）要管内水银柱进入AB管，则空气温度是降低；
（2）要使管内水银柱刚好全部离开BC管进入AB管内并保持稳定时，AB管内空气的温度应是280K．
点评：本题关键找出初状态和末状态的气压、体积、温度中的已知量和未知量，然后根据理想气体状态方程列式求解．