如图所示为一均匀薄壁U形管,左管上端封闭,右管开口且足够长,管的横截面积为S=1×10-4 m2,内装水银,
如图所示为一均匀薄壁U形管,左管上端封闭,右管开口且足够长,管的横截面积为S=1×10-4m2,内装水银,右管内有一质量为m=0.1kg的活塞搁在固定卡口上,卡口比左管上...
如图所示为一均匀薄壁U形管,左管上端封闭,右管开口且足够长,管的横截面积为S=1×10-4 m2,内装水银,右管内有一质量为m=0.1kg的活塞搁在固定卡口上,卡口比左管上端高出L=20cm,活塞与管壁间非常密封且无摩擦,右管内封闭有一定质量的气体.起初温度为t0=27℃时,左、右管内液面高度相等,且左管内充满水银,右管内封闭气体的压强为p1=p0=1.0×105 Pa=75cmHg.现使右管内气体温度逐渐升高,求:(1)温度升高到多少K时,右管活塞开始离开卡口上升?(2)温度升高到多少K时,活塞上升到离卡口4cm处?
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(1)右端活塞开始上升时封闭气体压强为:
p2=p0+
=1.0×105+
=1.1×105Pa=82.5cmHg,
气体发生等容变化,由查理定律得:
=
,
即:
=
,
解得:T2=330K;
(2)活塞离开卡口后,由于气体温度逐渐升高故封闭气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律得:
=
,
即:
=
,
解得:T3=396K;
答:(1)温度升高到330K时,右管活塞开始离开卡口上升;
(2)温度升高到396K时,活塞上升到离卡口4cm处.
p2=p0+
mg |
S |
0.1×10 |
1×10?4 |
气体发生等容变化,由查理定律得:
p1 |
T1 |
p2 |
T2 |
即:
1×105 |
273+27 |
1.1×105 |
T2 |
解得:T2=330K;
(2)活塞离开卡口后,由于气体温度逐渐升高故封闭气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律得:
V2 |
T2 |
V3 |
T3 |
即:
20S |
330 |
(20+4)S |
T3 |
解得:T3=396K;
答:(1)温度升高到330K时,右管活塞开始离开卡口上升;
(2)温度升高到396K时,活塞上升到离卡口4cm处.
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