Question

18．如圖所示，粗細均勻的U性管豎直放置，左端封閉，右端開口，左端用水銀封閉著長l₁=10cm的理想氣體，當溫度為27℃時，兩管水銀面的高度差△h=4cm，設外界大氣壓為76cm Hg．
（1）當對封閉氣體緩慢加熱，溫度需升高多少℃時左、右兩管中的水銀面將相平？
（2）設計一種除溫度變化外的方法使兩管水銀面相平．（不要計算具體數(shù)值）

Answer 1

分析 （1）分別求出封閉氣體初態(tài)和末態(tài)的壓強，由氣態(tài)方程求解封閉氣體溫度需升高多少．
（2）在右管加入水銀可以使兩管水銀面相平，其他合適的方法也可以．

解答 解：（1）初態(tài)：P₁=P₀-P_△h=76-4=72（cmHg），V₁=LS=10S，T₁=300K；
       末態(tài)：P₂=P₀=76cmHg，V₂=（L+0.5△h）S=12s，T₂=？；
根據(jù)氣體方程得：$\frac{{P}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}=\frac{{P}_{2}{V}_{2}}{{T}_{2}}$
代入得：$\frac{72×10}{300}=\frac{76×12}{{T}_{2}}$
解得：T₂=380K，
即溫度為：t₂=380-273=107℃
（2）在右管中加入適量的水銀．
答：（1）若對封閉氣體緩慢加熱，為了使左、右兩管中的水銀面相平，溫度需升高到107°C．
（2）在右管中加入適量的水銀．

點評 本題要注意研究過程中哪些量不變，哪些量變化，研究水銀面高度變化的關系，選擇合適的氣體實驗定律解決問題．