Question

一端开口的U形管内由水银柱封有一段空气柱，大气压强为76cmHg，当气体温度为27°C时空气柱长为8cm，开口端水银面比封闭端水银面低2cm，如图所示，求：
（1）当气体温度上升到多少°C时，空气柱长为10cm？
（2）若保持温度为27°C不变，在开口端加入多少长的水银柱能使空气柱长为6cm？

Answer 1

分析：该题考查理想气体的状态方程，确定气体的三个状态后，直接代入方程即可．

解答：解：（1）气体的初状态：P₁=P₀-P_A=74cmHg，V₁=8s，T₁=300K
           气体的末状态：P₂=P₀+P_A=78cmHg，V₂=10s，
由公式：

P1V1

T1

=

P2V2

T2

，代入数据得：T₂=395.3K，t₂=122.3℃
    （2）气体的状态：V₃=6s，T₃=300K，
由公式：

P1V1

T1

=

P3V3

T3

，代入数据得：P₃=98.7cmHg
加入水银柱的长度为L=98.7-76+2+（2×2）=28.7cm
答：气体温度上升到122.3°C时，空气柱长为10cm，在开口端加入28.7cm长的水银柱．
故答案为：（1）122.3℃（2）28.7cm

点评：该题较简单，确定气体的三个状态后，直接代入理想气体的状态方程即可．