Question

高三热学物理题两道

在室温恒定的条件下研究气体的等容变化，实验装置如图，由于不慎，使水银压强计左管水银面下10cm处有L=4cm的空气柱。开始时，压强计水银柱最高端均在同一水平面，温度计示数为7摄氏度，后来对水加热使水温上升到77摄氏度，并通过调节压强计右管，使左管水银面A仍处在原位置，大气压为76cmhg求：1、加热后左管空气柱的长度2、加热后压强计两管水银面A、B的高度差
如图，巨大的储气柜与U形管相连，在温度为-23摄氏度时，U形管左管封闭的空气柱长度为62cm，U形管两侧水银面高度差为40cm，当温度升高到27摄氏度时，水银面高度差变化为4cm,问在-23摄氏度时U形管左侧空气柱的压强为多少？

Answer 1

注：以下用 ' 表示角标
1、在A液面处的压强有：p'1：p'2=T'1：T'2'=(273+7)：（273+77）=4：5
对于空气柱的压强有：p'a1：p'a2=h'2：h'1
有空气柱受力平衡有：p'1+10cmhg=p'a1=p'0+10cmhg+4cmhg；p'2+10cmhg=p'a2=p'0+10cmhg+h'AB+h'2
又p'0=76cmhg，h'1=4cm
可解得 p'1=80cmhg，p'2=100cmhg，p'a1=90cmhg，p'a2=110cmhg
h'2=36/11cm，h'AB=118/11cm
2、由于储气柜体积很大，故忽略其体积变化。该过程中，空气柱应该变短：
对空气柱：p'1 h'1/T'1=p'2 h'2/T'2
对储气柜：p'b1/T'1=p'b2/T'2
有平衡：p'1+40=p'b1；p'2+40-4=p'b2
且T'1=273-23=250,T'2=273+27=300,h'1=62,h'2=62-4/2=60
解得p'1=100
注：若空气柱在升温后变长，则有：对
空气柱：p'1 h'1/T'1=p'2 h'2/T'2
对储气柜：p'b1/T'1=p'b2/T'2
有平衡：p'1+40=p'b1；p'2+40+4=p'b2
且T'1=273-23=250,T'2=273+27=300,h'1=62,h'2=62+4/2=64
解得p'1<0（舍）