题目内容
两端开口的U形管内径均匀,现在向两侧注入水银,将一定质量的理想气体封闭在管中的水平部分,气体及水银柱长度如图所示(单位均为cm),大气压强为76cmHg,此时气柱温度为15℃.当气柱温度缓慢地升至327℃时,左、右两管水银上端面高度差为(设左、右两管足够长,水银不会溢出)( )A.零
B.2cm
C.6cm
D.10cm
【答案】分析:先根据气态方程求出当左侧水银恰好全部进入竖直管时的温度,再升温,封闭气体发生等压变化,由盖?吕萨克定律求得温度缓慢地升至327℃时封闭气体的长度,即可求得水银面的高度差.
解答:解:设当气柱温度缓慢地升至t℃时,左侧水银恰好全部进入竖直管中.
对于封闭气体,p1=(76+20)cmHg=96cmHg,L1=10cm,T1=15+273=288K
p2=(76+20+4)cmHg=100cmHg,L2=18cm,T2=t+273K
根据气态方程
=
解得,T2=440K,t=267℃<327℃,继续升温,封闭气体将发生等压变化,设气柱温度缓慢地升至327℃时,气柱的长度为L3,T3=327+273=600K
则
=
解得,L3=20cm
所以左、右两管水银上端面高度差为h=20cm-18cm=2cm
故选B
点评:本题关键要注意判断气柱的变化过程,找到中间状态,再利用理想气体状态方程进行解决.
解答:解:设当气柱温度缓慢地升至t℃时,左侧水银恰好全部进入竖直管中.
对于封闭气体,p1=(76+20)cmHg=96cmHg,L1=10cm,T1=15+273=288K
p2=(76+20+4)cmHg=100cmHg,L2=18cm,T2=t+273K
根据气态方程
解得,T2=440K,t=267℃<327℃,继续升温,封闭气体将发生等压变化,设气柱温度缓慢地升至327℃时,气柱的长度为L3,T3=327+273=600K
则
解得,L3=20cm
所以左、右两管水银上端面高度差为h=20cm-18cm=2cm
故选B
点评:本题关键要注意判断气柱的变化过程,找到中间状态,再利用理想气体状态方程进行解决.
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