Question

13．一粗細(xì)均勻的玻璃管長90cm，開口向上豎直放置，內(nèi)部用高25cm的水銀柱封閉一段高30cm的空氣柱（看作理想氣體），外界大氣壓為75cmHg，求：
（1）當(dāng)玻璃管緩慢水平放置時，封閉氣體的長度；
（2）此過程中吸熱還是放熱？并說明理由．

Answer 1

分析 （1）氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律即可求解
（2）氣體膨脹，體積增大，對外界做功，溫度不變內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律即可求解．

解答 解：①當(dāng)玻璃管開口向上豎直放置時：
有${p}_{1}^{\;}={p}_{0}^{\;}+h=100cmHg$
當(dāng)玻璃管水平放置時：${p}_{2}^{\;}={p}_{0}^{\;}=75cmHg$
對于封閉氣體溫度不變時，有${p}_{1}^{\;}{V}_{1}^{\;}={p}_{2}^{\;}{V}_{2}^{\;}$
所以有：$100×30S=75×{L}_{2}^{\;}S$
聯(lián)合各式可解得：${L}_{2}^{\;}=40cm$
②吸熱
因?yàn)橐欢�量理想氣體的溫度不變，△U=0，氣體膨脹對外做功，W＜0，所以由熱力學(xué)第一定律知，氣體要吸熱．
答：（1）當(dāng)玻璃管緩慢水平放置時，封閉氣體的長度40cm；
（2）此過程中吸熱，因?yàn)橐欢�量理想氣體的溫度不變，△U=0，氣體膨脹對外做功，W＜0，所以由熱力學(xué)第一定律知，氣體要吸熱．

點(diǎn)評 本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合，關(guān)鍵是確定氣體發(fā)生什么變化，選擇恰當(dāng)?shù)亩�律求解，同時要注意理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)．