Question

某科技興趣小組，利用廢舊物品制作了一個(gè)簡(jiǎn)易氣溫計(jì)：在一個(gè)空葡萄酒瓶中插入一根兩端開口的玻璃管，玻璃管內(nèi)有一段長度可以忽略的水銀柱，接口處用石蠟密封，將酒瓶水平放置，如圖所示。該小組測(cè)得酒瓶容積為480cm³，玻璃管內(nèi)部橫截面積為0.4cm²，瓶口外的有效長度為48cm。當(dāng)氣溫為7℃時(shí)，水銀柱剛好在瓶口位置。

（1）求該氣溫計(jì)能夠測(cè)量的最高氣溫
（2）假設(shè)水銀柱從瓶口處緩慢移動(dòng)到最右端的過程中，密封氣體從外界吸收了3J熱量，則在這一過程中該氣體的內(nèi)能變化了多少？（已知大氣壓p₀=1.0×10⁵Pa）

Answer 1

（1）當(dāng)水銀柱到達(dá)管口時(shí)，所測(cè)氣溫最高，設(shè)為T₂，此時(shí)氣體體積為V₂
初狀態(tài)：T₁=（273+7）K=280K，V₁=480cm³
末狀態(tài)：V₂=（480+48×0.4）cm³="499.2" cm³
由等壓變化知
代入數(shù)據(jù)得T₂=291.2K=18.2℃
（2）水銀柱移動(dòng)過程中，外界對(duì)氣體做功

由熱力學(xué)第一定律得內(nèi)能變化為

所以，氣體內(nèi)能增加了1.08J

略