Question

气体温度计结构如图所示．玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h₁=14cm．后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h₂=44cm．（已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76cmHg）
①求恒温槽的温度．
②此过程A内气体内能增大还是减少？气体不对外做功，气体将吸热还是放热？

Answer 1

分析：①由于温泡A内封闭气体的体积不变，应用查理定律得求解恒温槽的温度，就需要确定在冰水混合物中时气体的压强和在恒温槽中时气体的压强．
②由于气体温度升高，所以A内气体分子的平均动能增大，由于理想气体，不计分子势能，要判定气体是否吸热，可根据热力学第一定律△U=Q+W得出．

解答：解：①由于使C中水银面仍在O点处，故温泡A内封闭气体的体积保持不变，发生等容变化．
冰水混合物的温度T₁=273K，此时封闭气体的压强P₁=P₀+h₁=90cmHg
设待测恒温槽的温度T₂，此时封闭气体的压强P₂=P₀+h₂=120cmHg
根据查理定律得：

p1

T1

=

p2

T2

，代入数据得T₂=364K（或91℃）；
②A中气体温度升高，理想气体的内能增加（理想气体只考虑分子平均动能），气体不对外做功，由热力学第一定律△U=Q+W可得，气体吸热．
答：①恒温槽的温度为364K．②此过程A内气体内能增大；气体不对外做功，气体将吸热．

点评：解决本题的关键是分析清楚气体状态变化过程，确定出初末两个状态已知的参量．