Question

【題目】如圖所示，一端封閉且粗細均勻的“L”型細玻璃管，豎直部分長為l＝50 cm，水平部分足夠長.當溫度為288 K時，豎直管內有一段長為h＝20 cm的水銀柱，封閉著一段長l1＝20 cm的空氣柱，外界大氣壓強始終保持76 cmHg.求：

①被封閉氣柱長度為l2＝40 cm時的溫度；

②溫度升高至627 K時，被封閉空氣柱的長度l3。

Answer 1

【答案】①；②

【解析】

氣體在初態時有：p1=96cmHg，T1=288K，l1=20cm；

末態時有：p2=86cmHg，l2=40cm。

由理想氣體狀態方程得：

所以可解得：T2=516K

②當溫度升高后，豎直管中的水銀將可能有一部分移至水平管內，甚至水銀柱全部進入水平管。因此當溫度升高至627℃時，水銀柱如何分布，需要分析后才能得知。設水銀柱剛好全部進入水平管，則此時被封閉氣柱長為l=50cm，壓強p=76cmHg，此時的溫度為：

，

現溫度升高到627K>T=570K，可見水銀柱已全部進入水平管內，末態時p3=76cmHg，T3=627K，此時空氣柱的長度為：