Question

【题目】如图所示，在一端封闭的粗细均匀U形管中用水银柱封闭一段空气柱长度为L，U形管底边宽度为d=4 cm，开口一侧管很长，当空气柱的温度为27 ℃时，左管水银柱的长度，右管水银柱长度，气柱长度；当空气柱的温度变为127 ℃时，左管水银柱的长度为。求：

①当时的大气压强和末状态空气柱的压强；

②要让水银柱全部进入U形管右侧，空气柱的温度至少是多少？

Answer 1

【答案】(1) 76 cmHg (2) 477 ℃

【解析】①设大气压强为p0，横截面积为S，左侧封闭气体为研究对象，当空气柱的温度变为127 ℃时，左管水银柱的长度为，右管水银柱的长度为

初状态：气体压强为：p1=p0–（h1–h2）

体积为：V1=LS=20S

温度为：T1=（273+27）K=300K

末状态：气体压强为：p1=p0+（）

体积为：V2=（L+（h1–h2））S=24S

温度为：T2=（273+127）K=400 K

由理想气体状态方程得：

解得：p0=76 cmHg

②要让水银柱刚好全部进入U形管右侧，这时空气柱体积V3=（h1+d+L）S=36S

压强p3=p0+（h1+h2+d）

由理想气体状态方程得：

解得T3=750 K

要让水银柱全部进入U形管右侧，空气柱的温度至少是477℃