Question

10．如图所示装置，密闭容器Q和U型玻璃管a，竖直长玻璃管b通过橡皮管连接，玻璃管内装有水，将容器内的空气和外界隔离开．某同学利用此装置和温度计测量高山顶处的大气压强．实验步骤如下：
a．在山底处，调节竖直管b的高低位置，使得a、b管内水面相平，并在a的管上作出水面的标记A；
b．记录山底处的大气压强P₀=1.0×10⁵Pa，并测量出山底处的温度T₀；
c．将装置移到山顶处，调节竖直管b的高低位置，使得a管中的水面再次与标记A相平，测量b管的水面高出标记A处水面的高度h；
d．认为高山顶处的大气压P=P₀-ρgh，其中g为重力加速度的值ρ为水的密度．
试说明上述测量步聚中漏掉或有错误的步聚，并加改正．
漏掉的步骤是：测量山顶处的温度${T}_{1}^{\;}$
错误的步骤是：d（填序号），应改为：山顶处的大气压强应为$p=\frac{{T}_{1}^{\;}}{{T}_{0}^{\;}}{p}_{0}^{\;}-ρgh$．

Answer 1

分析 由题知，容器内封闭气体体积不变，发生了等容变化，该实验的原理是测量出山脚下和山顶处各气体物理参数，根据查理定律列式求解

解答 解：本实验是利用查理定律测量高山顶处的大气压强，应增加步骤，测量山顶处的温度${T}_{1}^{\;}$，
山脚下：山脚下的大气压强${p}_{0}^{\;}$，所以容器内空气的压强${p}_{1}^{\;}={p}_{0}^{\;}$
山顶处：测量b管的水面高出标记A处水面的高度h，所以此时容器内空气的压强${p}_{2}^{\;}=p+ρgh$
根据查理定律得：
$\frac{{p}_{1}^{\;}}{{p}_{2}^{\;}}=\frac{{T}_{1}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}$
代入得：$\frac{{p}_{0}^{\;}}{p+ρgh}=\frac{{T}_{0}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}$
解得：山顶处的大气压强$p=\frac{{T}_{1}^{\;}}{{T}_{0}^{\;}}{p}_{0}^{\;}-ρgh$
故答案为：测量山顶处的温度T₁．
d，山顶处的大气压强应为$p=\frac{{T}_{1}^{\;}}{{T}_{0}^{\;}}{p}_{0}^{\;}-ρgh$

点评 本题关键是找出初状态和末状态气体的压强，然后用气态方程列式求解，难度不大．