Question

  如图，粗细均匀，内径很小，两端开口的U形管竖直放置。两管的竖直部分高度为20厘米，水平部分BC长16厘米。一空气柱把管内水银分成左右两部分。大气压强P₀=76cmHg，当空气柱温度为T₀=273K,长为L₀=10cm 时，水平管BC内左边水银柱长为2 cm,，竖直管AB内水银柱长也为2cm .

求（1）空气柱右边水银柱总长是多少？

（2）当空气柱温度升高到多少时，左边水银恰好全部进入竖直管AB内？

（3）为使空气柱左侧管中水银全部溢出，空气柱温度至少要升高到多少？

 

Answer 1

（1）6cm；（2）392K；（3）840K

解析:（12分）（1）由于气体压强为78cmHg,故右侧竖直管内水银高也为2cm ,所以右边水银柱总长为6cm

（2）左边水银全部进入竖直管时，右边竖直管中水银柱高也为4cm ,此时气体压强为80cmHg,气柱总长为14cm，由理想气体状态方程：

  可得 T₂==392K

（3）左边水银全部进入竖直管后，再升高温度气体做等压变化，左边水银柱上升，右边水银柱不再上升，当左边水银柱上升到竖直管开口处时，此时空气柱长为30厘米，气体体积最大，温度最高。此后稍有扰动，左边水银就会溢出，右边水银柱下降，气体开始做等容降温。

所以T_m==840K