题目内容

17.如图所示,上端封闭、下端开口内径均匀的玻璃管,管长L=100cm,其中有一段长h=15cm的水银柱把一部分空气封闭在管中.当管竖直放置时,封闭气柱A的长度LA=50cm.现把开口端向下插入水银槽中,直至A端气柱长LA′=37.5cm时为止,这时系统处于静止状态.已知大气压强p0=75cmHg,整个过程中温度保持不变,试求槽内的水银进入管内的长度.

分析 玻璃管旋转过程封闭气体做等温变化,根据玻意耳定律列方程求解.
把开口端向下缓慢插入水银槽中两部分气体均做等温变化,分别列玻意耳定律方程,联立即可求解.

解答 解:对A部分气体,由玻意耳定律有:
pALAS=PA′L${′}_{A}^{\;}$S    
pA=60cmHg
解得:
PA′=$\frac{{P}_{A}{L}_{A}}{{L}_{A}′}$=$\frac{60×50}{37.5}$=80cmHg      
对B部分气体有:
pBLBS=PB′L${\;}_{B}^{′}$S      
而 P${\;}_{B}^{′}$=95cmHg  pB=p0=75cmHg
解得:L${\;}_{B}^{′}$=$\frac{75×35}{95}$=27.6cm
△h=L-L${′}_{A}^{\;}$-h-L${\;}_{B}^{′}$=100-37.5-15-27.6=19.9cm   
答:槽内的水银进入管内的长度为19.9cm.

点评 该题考查了气体的等温变化,解决此类问题的关键是确定气体的状态及状态参量,要特别注意密封气体的水银柱长度的变化.

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