解题思路:(1)温度升高,封闭气体体积增大,水银柱上升,当电路恰好接通时,报警器开始报警;此时空气柱长度L1+L2,以封闭空气柱为研究对象,根据等压变化规律求出温度.
(2)加入水银柱后空气柱下降,但是玻璃管的总长度38cm不变,再由理想气体状态变化方程求得加入水银柱的长度.
①封闭气体做等压变化,设试管横截面积为S,则初态:V1=20S,T1=300K,末态:V2=30S,
由盖吕萨克定律可得:
V1
T1=
V2
T2,
解得T2=450K,
所以t2=177℃.
②设当有xcm水银柱注入时会在87℃报警,则对封闭气体,初态:p1=83cm汞柱,V1=20S,T1=300K,末态:p2=(83+x)cm汞柱,V2=(30-x)S,T3=360K,
由理想气体状态方程可得:
p1V1
T1=
p2V2
T3,
代入数据解得x=8.14cm.
答:(1)当温度达到177℃时,报警器会报警;
(2)如果要使该装置在87℃时报警,则应该再往玻璃管内注入8.14cm高的水银柱.
点评:
本题考点: 传感器在生产、生活中的应用.
考点点评: 气体状态变化可以应用理想气体状态方程求解,本题的关键是找出气体的变化是等压变化.