Question

11．如图，由u形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0℃的水槽中，A的容积是B的2倍．A、B和C中都装有空气，A中气体压强为90cmHg，阀门S将A和B两部分隔开，U形管内左右水银柱高度恰好相等．打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左边水银柱比右边的低20cm．假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积．
（1）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）
（2）将右侧水槽的水从0℃加热到多少摄氏度时，U形管内左右水银柱高度又相等？

Answer 1

分析 以A、B内封闭气体为研究对象，做等温变化，根据玻意耳定律求出C内压强；
以C中封闭气体为研究对象，根据等容变化列方程求解．

解答 解：（1）设B的体积为V，玻璃泡B、C中气体的压强为${p}_{C}^{\;}$，设想把B中气体压强由${p}_{C}^{\;}$变为${p}_{B2}^{\;}=90cmHg$气体，由玻意耳定律
${p}_{C}^{\;}V={p}_{B2}^{\;}{V}_{B2}^{\;}$
打开阀门S前后，对A、B中的气体，根据玻意耳定律得
${p}_{B2}^{\;}（{V}_{B2}^{\;}+2V）=（{p}_{C}^{\;}+△p）•（2V+V）$
解得：${p}_{C}^{\;}=60cmHg$
（2）A、B气体的压强$p={p}_{C}^{\;}+△p=80cmHg$
当右侧水槽的水加热前后，对玻璃泡C中的气体，体积不变，根据查理定律得
$\frac{{p}_{C}^{\;}}{{T}_{B}^{\;}}=\frac{p}{T}$
解得T=364K
t=91℃
答：（1）玻璃泡C中气体的压强60cmHg（以mmHg为单位）
（2）将右侧水槽的水从0℃加热到91℃摄氏度时，U形管内左右水银柱高度又相等

点评 本题考查了理想气体状态方程的应用，关键是正确分析ABC中气体压强的关系，分析气体的状态变化过程，选择合适的实验定律求解．