Question

氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示．玻璃測溫泡A內(nèi)充有理想氣體，通過細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連．開始時(shí)A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點(diǎn)處，右管D中水銀面高出O點(diǎn)h₁=14cm．后將A放入待測恒溫槽中，上下移動(dòng)D，使C中水銀面仍在O點(diǎn)處，測得D中水銀面高出O點(diǎn)h₂=44cm．（已知外界大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg）
①求恒溫槽的溫度．
②此過程A內(nèi)氣體內(nèi)能增大還是減少？氣體不對(duì)外做功，氣體將吸熱還是放熱？

Answer 1

分析：①由于溫泡A內(nèi)封閉氣體的體積不變，應(yīng)用查理定律得求解恒溫槽的溫度，就需要確定在冰水混合物中時(shí)氣體的壓強(qiáng)和在恒溫槽中時(shí)氣體的壓強(qiáng)．
②由于氣體溫度升高，所以A內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大，由于理想氣體，不計(jì)分子勢能，要判定氣體是否吸熱，可根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=Q+W得出．

解答：解：①由于使C中水銀面仍在O點(diǎn)處，故溫泡A內(nèi)封閉氣體的體積保持不變，發(fā)生等容變化．
冰水混合物的溫度T₁=273K，此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)P₁=P₀+h₁=90cmHg
設(shè)待測恒溫槽的溫度T₂，此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)P₂=P₀+h₂=120cmHg
根據(jù)查理定律得：

p1

T1

=

p2

T2

，代入數(shù)據(jù)得T₂=364K（或91℃）；
②A中氣體溫度升高，理想氣體的內(nèi)能增加（理想氣體只考慮分子平均動(dòng)能），氣體不對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律△U=Q+W可得，氣體吸熱．
答：①恒溫槽的溫度為364K．②此過程A內(nèi)氣體內(nèi)能增大；氣體不對(duì)外做功，氣體將吸熱．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵是分析清楚氣體狀態(tài)變化過程，確定出初末兩個(gè)狀態(tài)已知的參量．