Question

如图所示，均匀直玻璃管下端封闭，开口向上竖直放置，管内有一段长为h=15cm的水银柱封住一段空气柱，温度

如图所示，均匀直玻璃管下端封闭，开口向上竖直放置，管内有一段长为h=15cm的水银柱封住一段空气柱，温度为t 1 =27°C、大气压强为p 0 =75cmHg时气体柱长度为L 1 =40cm，问：（1）初始时管内气体的压强p 1 为多大？（2）若保持温度不变，把玻璃管开口向下竖直放置，管内空气柱长L 2 为多大？（3）若将玻璃管再转到开口向上竖直放置，要保持管内空气柱长度为L 2 不变，则管内气体温度应变为多少？

Answer 1

（1）初始状态时管内的气体的压强为大气压强与水银柱产生的压强的和，即为：p 1 =p 0 +p h =90cmHg，温度为：T 1 =273+27=300K （2）保持温度不变，把玻璃管开口向下竖直放置，此过程为等温过程，此时的压强为：p 2 =p 0 -p h =60cmHg，温度为：T 2 =T 1 =300K 由p 1 h 1 S=p 3 h 2 S得：h 2 =60cm （3）将玻璃管再转到开口向上竖直放置，要保持管内空气柱长度为L 2 不变，此过程为等容过程：此时的压强为：p 3 =p 1 =90cmHg，T 3 =t 2 +273 由 P 2 T 2 = P 3 T 3 得：t 2 =177℃ 答：（1）初始时管内气体的压强p 1 为90cmHg． （2）若保持温度不变，把玻璃管开口向下竖直放置，管内空气柱长L 2 为60cm （3）若将玻璃管再转到开口向上竖直放置，要保持管内空气柱长度为L 2 不变，则管内气体温度应变为177℃