解题思路:(1)根据气体状态方程[PV/T]=C,可知,封闭气体的压强增大,当温度最低时,管内气柱长度最小,即温度为0℃时,气柱长最短,由气态方程求解最小长度.
(2)为了保证水银不会从管内溢出,管竖直且水银上表面与管口平齐时,气体温度最高,由气态方程求解最高温度值.
(3)水温升高到最大值后继续加热,将有水银溢出,封闭气体的压强减小,管内气柱长度的变化与水温变化不满足线性关系.
(1)温度为0℃时,气柱长最短,由
(P0+hsinθ)L1
273+t1=
(P0+h)L2
273+t2,
代入解得L2=24.46cm
(2)管竖直且水银上表面与管口平齐时,气体温度最高,则有
(P0+hsinθ)L1
273+t1=
(P0+h)L3
273+t3
其中L3=52-20=32(cm)
代入解得 t3=84.21℃.
(3)如果水温升高到最大值后继续加热,将有水银溢出,封闭气体的压强不断减小,管内气柱长度的变化与水温变化不满足线性关系,因为不是等压变化.
答:(1)管内气柱长度的最小值是24.46cm;
(2)为了保证水银不会从管内溢出,水温升高的最大值是84.21℃;
(3)管内气柱长度的变化与水温变化不满足线性关系,因为不是等压变化.
点评:
本题考点: 理想气体的状态方程;封闭气体压强.
考点点评: 本题首先根据气态方程定性分析气柱长度最小和温度最高的条件,再由气态方程进行求解.