Question

（2014?赣州二模）如图所示，竖直放置的粗细均匀的U形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银面高度 差为h

（2014?赣州二模）如图所示，竖直放置的粗细均匀的U形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银面高度 差为h=19cm，封闭端空气柱长度为L1=40cm．为了使左、右两管中的水银面相平，（设外界大气压强P0=76cmHg，空气柱温度保持不变）试问：①需从左管的开口端再缓慢注入高度多少的水银柱？此时封闭端空气柱的长度是多少？②注入水银过程中，外界对封闭空气做______（填“正功”或“负功”或“不做功”）气体将______（填“吸热”或“放热”）．

Answer 1

①以cmHg为单位，水银柱的初始压强为：（p₀-h）cmHg；压缩后的压强为p₀；
等温压缩，根据波义耳定律，对空气柱有：
（p₀-h）SL₁=p₀SL₂
得L₂=30cm
重新平衡后，两侧水银面等高，气体长度缩短10cm，故需要再注入10+19+10=39cm的水银柱；
②气体被压缩，是外界对气体做功正功；
气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，气体对外放热；
答：①需需要再注入39cm的水银柱；此时封闭端空气柱的长度是30cm；
②注入水银过程中，外界对封闭空气做正功，气体将放热．