题目内容
(12分)一根截面积均匀粗细不计的U形管两侧长度均为50cm,水平部分长度为30cm,且左侧管口封闭,右侧管口敞开,如图所示。管内灌有水银,左边水银上方的空气柱长度为40cm,右边水银面离管口30cm。(大气压强为75cmHg,环境温度为27°C)
(1)若将U形管绕其水平部分AB缓慢旋转180°,试分析说明管中的水银是否流出。若不流出请说明理由;若流出,请计算管中水银流出多少厘米?
(2)若往右管中加入10cm水银柱后,为了保持左管气柱长度不变,则环境温度要升高到多少°C?
(3)若改变环境温度使左右两管水银面相平,求环境温度的改变量。
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(11分)
解:(1)漏出水银 (1分)
设右侧还剩有xcm水银柱,
由
(1分)
则有(75+10)40=(75-x)(130-x), (1分)
即x2-205x+6350=0,x=38cm, (1分)
可见管中水银流出Y=30+20+10-38=22cm; (1分)
(2)由查理定律:
(1分)
(75+10)/300=(75+20)/T3, (1分)
T3=335.29K (1分)
(3)由气态方程
(1分)
(75+10)40/300=35×75/T4, (1分)
即T4=231.6K, (1分)
环境温度降低了300-231.6=68.4°C (1分)