Question

（2014?重庆模拟）如图所示，一根上粗下细、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端封闭、下端开口，横截面积S

（2014?重庆模拟）如图所示，一根上粗下细、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端封闭、下端开口，横截面积S1=4S2，下端与大气连通．粗管中有一段水银封闭了一定质量的理想气体，水银柱下表面恰好与粗管和细管的交界处齐平，空气柱和水银柱长度均为h=4cm．现在细管口连接一抽气机（图中未画出），对细管内气体进行缓慢抽气，最终使一半水银进入细管中，水银没有流出细管．已知大气压强为P0=76cmHg．①求抽气结束后细管内气体的压强；②抽气过程中粗管内气体吸热还是放热？请说明原因．

Answer 1

（1）缓慢抽气过程，粗管内气体温度不变，设抽气后粗管内气体压强为P₃，细管内压强为P₂，
由玻意耳定律知（P₀-h）=P₁（h+

1

2

h）
P₂=P₁+（

1

2

h+2h）
解得P₂=58cmHg；
（2）抽气过程中，粗管内气体温度不变，内能不变，△U=W+Q=0，气体体积增大，对外做功，W＜0
则Q＞0，故气体需要吸热．
答：①求抽气结束后细管内气体的压强P₂=58cmHg；
②抽气过程中粗管内气体吸热，抽气过程中，粗管内气体温度不变，内能不变，△U=W+Q=0，气体体积增大，对外做功，W＜0则Q＞0，故气体需要吸热．