如图,粗细均匀、两端开口的U形管竖直放置,两管的竖直部分高度为20cm,内径很小,水平部分BC长14cm.一空气柱将管内

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  • 解题思路:(1)由于平衡,两边水银面等高,即可求得右边水银柱总长;

    (2)左边的水银恰好全部进入竖直管AB内时,根据左侧水银柱平衡可以求出底部气体的压强,然后根据玻意耳定律列式求解;

    (3)当AB管中水银柱上表面恰好上升到管口时,高度差最大,封闭气体发生等压变化,根据盖•吕萨克定律求解空气柱温度.

    (1)由于水银柱处于平衡状态,则有 P1=P0+h=P0+hh=2cm,

    所以右边水银柱总长是L=h+4cm=6cm.

    (2)当左边水银全部进入AB管时,右边竖直管中水银柱高也为4cm,

    此时气体压强为P2=80cmHg,空气柱长度L2=(8+2+2)cm=12cm.

    初态:P1=78cmHg,L1=8cm,T0=273K

    由理想气体状态方程得:

    P1L0S

    T0=

    P2L2S

    T2,

    即:[78×8S/273]=[80×12S

    T2

    得:T2=420K

    (3)当AB管中水银柱上表面恰好上升到管口时,高度差最大.此时右边有2cm长的水银柱停在管的水平部分,则空气柱总长为L3=(20-4)cm+(14-2)cm=28cm.

    因封闭气体发生等压变化,则有

    L2S

    T2=

    L3S

    T3

    即:

    12S/420]=

    28S

    T3,

    得:T3=980K

    答:(1)右边水银柱总长是6cm.

    (2)当空气柱温度升高到420K时,左边的水银恰好全部进入竖直管AB内.

    (3)为使左、右侧竖直管内的水银柱上表面高度差最大,空气柱温度至少要升高到980K.

    点评:

    本题考点: 理想气体的状态方程.

    考点点评: 本题关键根据平衡条件得到底部气体的气体压强,然后根据玻意耳定律和吕萨克定律列式求解.

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