Question

【题目】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°C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。

（i）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）；

（ii）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。

Answer 1

【答案】（i）180mmHg （ii）364 K

【解析】

（i）在打开阀门S前，两水槽水温均为T0=273K。设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB ，玻璃泡C中气体的压强为pC ，依题意有p1=pC+Δp①

式中Δp=60mmHg。打开阀门S后，两水槽水温仍为T0 ，设玻璃泡B中气体的压强为pB 。

pB=pC ②

玻璃泡A和B中气体的体积为 V2=VA+VB ③

根据玻意耳定律得 p1VB =pBV2 ④

联立①②③④式， ⑤

（ii）当右侧水槽的水温加热至T′时，U形管左右水银柱高度差为Δp。玻璃泡C中气体的压强为pc′=pB+Δp⑥

玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定理得 ⑦

联立②⑤⑥⑦式， T′=364 K ⑧