Question

（选修3-3选做题）
如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。
（1）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）；
（2）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。

Answer 1

解：（1）在打开阀门S前，两水槽水温均为T₀=273K。设玻璃泡B中气体的压强为p₁，体积为V_B，玻璃泡C中气体的压强为p_C，依题意有p₁=p_C+△p ①
式中△p=60mmHg。打开阀门S后，两水槽水温仍为T₀，设玻璃泡B中气体的压强为p_B
依题意，有p_A=p_C  ②
玻璃泡A和B中气体的体积为V₂=V_A+V_B   ③
根据玻意耳定律得p₁V_B=p_BV₂    ④
联立①②③④式，并代入题给数据得  ⑤
（2）当右侧水槽的水温加热至T'时，U形管左右水银柱高度差为△p。玻璃泡C中气体的压强为p_c'=p_a+△p ⑥
玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定理得  ⑦
联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得T'=364 K ⑧