Question

【題目】如圖所示，U形管左管截面半徑為r1，右管截面半徑倍，設(shè)右管足夠高，管內(nèi)水銀在左管內(nèi)封閉了一段長為h1=19cm，溫度為T1=240K的空氣柱，左右兩管水銀面高度差為ΔH=16cm，大氣壓為P0=76cmHg.現(xiàn)向右管緩慢補(bǔ)充水銀，保持左管內(nèi)氣體的溫度不變。直到左右兩邊水銀面相平時(shí)，求：

（1）此時(shí)氣柱的長度最終結(jié)果保留兩位有效數(shù)字

（2）對封閉氣體加熱，則其重新回到19cm的長度時(shí)，封閉氣體溫度T為多少K？

Answer 1

【答案】（1）15（2）328K

【解析】

解：設(shè)水銀的密度為，U型管左右兩邊橫截面積分別為，，封閉氣體依次在三種狀態(tài)下的壓強(qiáng)分別為、、

解得：

兩邊液面相平時(shí)，封閉氣體壓強(qiáng)為：，封閉氣體長度為

該過程為等溫過程，由波意耳定律有：

解得：

封閉氣體回到原長度時(shí)，右管比左管液面高出

與初態(tài)相比，是等容過程，由查理定律得：

解得：

答：此時(shí)氣柱的長度為15cm；

對封閉氣體加熱，則其重新回到19cm的長度時(shí)，封閉氣體溫度T為328K。