题目内容
如图,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置.玻璃管的下部封有长l1=25.0 cm的空气柱,中间有一段长l2=25.0 cm的水银柱,上部空气柱的长度l3=40.0 cm.已知大气压强为p0=75.0 cmHg,现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推,使管下部空气柱长度变为l1′=20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离.
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解析:研究玻璃管上、下两端封闭气体的初态和末态的状态参量,根据大气压强和水银柱长可求出封闭气体的压强,结合玻意耳定律求解.
以cmHg为压强单位.在活塞下推前,玻璃管下部空气柱的
压强为
p1=p0+l2①
设活塞下推后,下部空气柱的压强为p 1′ ,由玻意耳定律得
p1l1=p1′l1′②
如图,设活塞下推距离为Δl,则此时玻璃管上部空气柱的长度为
l3′=l3+l1-l1′-Δl③
设此时玻璃管上部空气柱的压强为p2′,则p2′=p1′-l2④
由玻意耳定律得
p0l3=p2′l3′⑤
由①至⑤式及题给数据解得Δl=15.0 cm.
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