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左=P0+h右,h右=2cm,
所以右边水银柱总长是L右=h右+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=(10+2+2)cm=14cm.
初态:P1=78cmHg,L1=10cm,T0=273K
由理想气体状态方程得:
P1L0S
T0=
P2L2S
T2
即:[78×10S/273]=[80×14S
T2
解得:T2=392K
(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/392K]=
28S
T3
得:T3=840K
答:(1)右边水银柱总长是6cm.
(2)当空气柱温度升高到392K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840K.
点评:
本题考点: 封闭气体压强;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.