题目内容

13.一粗细均匀的J型玻璃管竖直放置,短臂端封闭,长臂端(足够长)开口向上,短臂内封有一定质量的理想气体.初始状态时管内各段长度如图所标,密闭气体的温度为27℃.大气压强为75cmHg,问:
(1)若沿长臂的管壁缓慢加入5cm的水银柱,为使密闭气体保持体积不变,应使气体的温度变为多少?
(2)在第(1)小题的情况下,再将玻璃管以底管AB为轴转过90°,使玻璃管平放在水平桌面上,稳定后密闭气体的长度变为多大?

分析 (1)根据玻璃管两边的液面差,求出两个状态下气体的压强,气体做等容变化,根据气态方程即可求出后来气体的温度.
(2)根据气体初末状态的气态参量,列气态方程式,可求解

解答 解:(1)p1=p0=75 cmHg,T1=273+27K=300K
p2=p0+5cmHg=80 cmHg,T2=?
由$\frac{{P}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{P}_{1}}{{T}_{2}}$,
即$\frac{75}{300}$=$\frac{80}{{T}_{2}}$
解得:T2=320K  
故应使气体的温度变为320K.
(2)将玻璃管以底管AB为轴转过90°过程中温度不变,
初态,气态参量:p2=p0+5cmHg=80cmHg,V2=18s,
末态,气态参量:p3=p0=75cmHg,V3=lS,
由P2V2=P3V3,
知80×18s=75×ls
解得l=19.2cm
答:(1)应使气体的温度变为320K;
(2)稳定后密闭气体的长度变为19.2cm.

点评 利用理想气体状态方程解题,关键是正确选取状态,明确状态参量,尤其是正确求解被封闭气体的压强,这是热学中的重点知识,要加强训练,加深理解.

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