题目内容

16.如图所示,粗细均匀两端开口的U形管竖直放置,管的内径很小,水平部分BC长为16cm,一空气柱将管内水银分隔成左右两段,大气压强P0=76cmHg,当空气柱温度为T0=273K,长为l0=9cm时,BC管内左边水银柱长2cm,AB管内水银柱长为3cm,求:
①右边水银柱总长度
②当空气柱的温度升高到多少时,左边的水银柱恰好全部进入竖直管AB内.

分析 (1)由于平衡,两边水银面等高,即可求得右边水银柱总长;
(2)左边的水银恰好全部进入竖直管AB内时,根据左侧水银柱平衡可以求出底部气体的压强,然后根据玻意耳定律列式求解;

解答 解:设U形管的截面积为S
①则右侧CD管中水银柱长为L1=3cm     
水平管中右端水银柱长L2=5cm
U型管右边水银柱总长是L=8cm          
②水平管封闭气体初始状态
P1=79cmHg,T1=273K,V1=9S         
水平管封闭气体末状态
P2=81cmHg,V2=13S                    
由$\frac{{P}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}=\frac{{P}_{2}{V}_{2}}{{T}_{2}}$                         
解得 T2=404.3K      
答:①右边水银柱总长度为8cm
②当空气柱的温度升高到404.3K时,左边的水银柱恰好全部进入竖直管AB内

点评 本题关键根据平衡条件得到底部气体的气体压强,然后根据玻意耳定律和吕萨克定律列式求解

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