Question

某興趣小組利用廢舊物品制作了一個(gè)簡(jiǎn)易氣溫計(jì)：如圖所示，在一個(gè)空酒瓶中插入一根兩端開口的玻璃管，玻璃管內(nèi)有一段長(zhǎng)度可忽略的水銀柱，接口處用蠟密封，將酒瓶水平放置．已知酒瓶的容積為480cm³，玻璃管內(nèi)部橫截面積為0.4cm³，瓶口外的有效長(zhǎng)度為50cm．當(dāng)氣溫為280K時(shí)，水銀柱剛好處在瓶口位置．
①求該氣溫計(jì)能測(cè)量的最高氣溫；
②在水銀柱從瓶口處緩慢移動(dòng)到最右端的過程中，密封氣體是吸熱還是放熱？簡(jiǎn)要說明理由．

Answer 1

分析：玻璃管兩端開口，水銀柱移動(dòng)時(shí)，密封的氣體發(fā)生等壓變化，當(dāng)水銀柱到達(dá)管口時(shí)，所測(cè)氣溫最高，根據(jù)呂薩克定律求解．由熱力學(xué)第一定律△U=W+Q，分析吸放熱．

解答：解：①當(dāng)水銀柱到達(dá)管口時(shí)，所測(cè)氣溫最高，設(shè)為T₂，此時(shí)氣體的體積為V₂，則
初態(tài)：T₁=280K，V₁=480cm³
末態(tài)：V₂=（480+50×0.4）cm³=500cm³
根據(jù)呂薩克定律得

V1

V2

=

T1

T2

代入解得T₂=291.7K
②當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，水銀柱從瓶口緩慢向右移動(dòng)，此過程密封氣體的內(nèi)能增大，同時(shí)對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律△U=W+Q，得氣體要從外界吸熱．
答：該氣溫計(jì)能測(cè)量的最高氣溫291.7K．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于氣體狀態(tài)變化問題，關(guān)鍵在于分析是等值變化還是三個(gè)參量同時(shí)變化的問題，要善于挖掘隱含的條件．