Question

【題目】如圖所示，一長L=37cm的導(dǎo)熱細(xì)玻璃管AB水平放置，B端密閉，A端開口。在玻璃管內(nèi)用一段長L1=25cm的水銀柱密閉一段長L2=10cm的理想氣體。已知大氣壓強(qiáng)p0=75cmHg，氣體初始溫度為t1=27℃，熱力學(xué)溫度與攝氏溫度間的關(guān)系為T=t+273K。

（ⅰ）若將玻璃管繞A端沿逆時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)，當(dāng)玻璃管與水平面的夾角為多少時水銀柱的下端剛好到達(dá)A端？

（ⅱ）當(dāng)玻璃管轉(zhuǎn)到與水平面成角時，用一薄玻璃片將A端蓋住以防止管中水銀流出并對管中氣體加熱。當(dāng)加熱到溫度為t2時由靜止釋放玻璃管并同時快速抽去玻璃片，讓玻璃管做自由落體運(yùn)動，下落過程中玻璃管不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)在玻璃管下落過程中管中的水銀柱相對于玻璃管的位置不變，求t2。（玻璃管下落過程中管中氣體溫度不變）

Answer 1

【答案】（ⅰ）（ⅱ）t2=87℃

【解析】

（ⅰ）初狀態(tài)氣體壓強(qiáng)

當(dāng)玻璃管與水平面的夾角為時，根據(jù)平衡條件得

氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得

解得

（ⅱ）由題意可知因玻璃管做自由落體運(yùn)動，水銀柱與玻璃管保持相對靜止，水銀柱處于完全失重狀態(tài)，故此狀態(tài)下管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和外界大氣壓強(qiáng)相等，

即

氣體做等容變化，根據(jù)查理定律得

解得T2=360K，t2=87℃