Question

某同学用一端封闭的U形管，研究一定质量封闭气体的压强，如图所示，U形管竖直放置，当封闭气柱长为L₀时，两侧水银面的高度差为h，大气压强为P₀．求
①封闭气体的压强（用cmHg作单位）；
②若L₀=20cm，h=8.7cm，该同学用与U形管口径相同的量筒往U形管内继续缓慢注入水银，当再注入13.3cm长水银柱时，右侧水银面恰好与管口相平齐．设环境温度不变，求大气压强是多少cmHg？

Answer 1

分析：①以密封气体为研究对象，密封气体的压强等于高度差与大气压强的和；
②密封气体做等温变化，求出密封气体的长度然后由波意尔定律即可求得．

解答：解：①封闭气体的压强为：
P=P₀+ρgh 
解得：P=（P₀+h）cmHg
②此时封闭气柱长为：
L₁=L₀-（h+△L-L₀）=18cm 
由波意尔定律有：
（P₀+h）L₀=（P₀+L₁）L₁  
解得：P₀=75cmHg  
答：封闭气体的压强为（P₀+h）cmHg；
②大气压强是多少75cmHg．

点评：此题考查的是理想气体状态方程的应用，难点是第二问注入一部分水银后要先求出密封气柱的长度．