题目内容

5.如图所示,一定质量的理想气体被一定质量的水银柱封闭在足够长的竖直玻璃管内,气柱的长度为h.现向管内缓慢地添加相同质量的水银,水银添加完成时,气柱长度变为$\frac{5}{6}$h.已知添加水银的过程中没有液体逸出,温度保持不变恒为T0;外界大气压强为p0保持不变.
I.求没有添加水银时气体的压强;
II.水银添加完成后,使气体温度缓慢升高,求气柱长度恢复到原来长度h时气体的温度.

分析 I、分别对加入水银前后进行分析,根据平衡关系求解压强表达式,根据等温变化规律列式,联立即可求得压强大小;
II、对升温过程进行分析,由等压变化规律即可求得恢复过程后的温度.

解答 解:I.设初态时,气体的压强为p1,水银产生的压强为p;添加水银后,气体压强为p2,
则P1hs=P2$\frac{5}{6}$hS   ①
P1=P0+P     P2=P0+2P    ②
解得P1=$\frac{5}{4}$P0 ③
II.升温过程,由等压变化规律可知:
$\frac{\frac{5}{6}hs}{{T}_{0}}$=$\frac{hs}{T}$④
解得T=$\frac{6}{5}$T0
答:I、没有添加水银时气体的压强为$\frac{5}{4}$P0;
II.水银添加完成后,使气体温度缓慢升高,求气柱长度恢复到原来长度h时气体的温度$\frac{6}{5}$T0.

点评 本题考查等温变化和等压变化规律的应用,要注意明确分析初末状态的物理量,正确利用理想气体的状态方程即可正确求解.

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