Question

某兴趣小组利用废旧物品制作了一个简易气温计：如图所示，在一个空酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱，接口处用蜡密封，将酒瓶水平放置．已知酒瓶的容积为480cm³，玻璃管内部横截面积为0.4cm³，瓶口外的有效长度为50cm．当气温为280K时，水银柱刚好处在瓶口位置．
①求该气温计能测量的最高气温；
②在水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中，密封气体是吸热还是放热？简要说明理由．

Answer 1

【答案】分析：玻璃管两端开口，水银柱移动时，密封的气体发生等压变化，当水银柱到达管口时，所测气温最高，根据吕萨克定律求解．由热力学第一定律△U=W+Q，分析吸放热．
解答：解：①当水银柱到达管口时，所测气温最高，设为T₂，此时气体的体积为V₂，则
初态：T₁=280K，V₁=480cm³
末态：V₂=（480+50×0.4）cm³=500cm³
根据吕萨克定律得

代入解得T₂=291.7K
②当环境温度升高时，水银柱从瓶口缓慢向右移动，此过程密封气体的内能增大，同时对外界做功，由热力学第一定律△U=W+Q，得气体要从外界吸热．
答：该气温计能测量的最高气温291.7K．
点评：对于气体状态变化问题，关键在于分析是等值变化还是三个参量同时变化的问题，要善于挖掘隐含的条件．