如圖8-3-5所示，粗細(xì)均勻的U形玻璃管如圖放置，管的豎直部分長(zhǎng)為20 cm，一端封閉，水平部分長(zhǎng)40 cm，水平段管內(nèi)長(zhǎng)為20 cm的水銀柱封住長(zhǎng)35 cm的氣柱.已知所封閉的氣體溫度為7 ℃，大氣壓強(qiáng)為75 cmHg，當(dāng)管內(nèi)溫度升到351 ℃時(shí)管內(nèi)空氣柱的總長(zhǎng)度是多少？（彎管部分體積忽略不計(jì)）

圖8-3-5

65cm.


解析:

溫度升高時(shí)，氣體體積增加，水銀柱可能進(jìn)入直管也可能溢出，所以要首先分析各臨界狀態(tài)的條件，然后針對(duì)具體情況計(jì)算.

    設(shè)水銀柱剛好與豎直管口平齊而正好不溢出，此時(shí)氣柱高度為60 cm，設(shè)溫度為T2.

    以封閉氣體為研究對(duì)象：

    初狀態(tài)：p1=p0=75 cmHg,l1=35 cm,T1=280 K

    末狀態(tài)：p2′=95 cmHg,l2=60 cm,T2=?

    根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：

=

    所以T2=T1=×280 K=608 K

    即t2=(608-273) ℃=335 ℃<351 ℃，所以水銀柱會(huì)溢出.

    設(shè)溢出后，豎直管內(nèi)仍剩余水銀柱長(zhǎng)為h cm，則

    初狀態(tài)：p1=75 cmHg,l1=35 cm,T1=280 K

    末狀態(tài)：p′2=(75+h) cmHg,l′2=(80-h) cm,T′2=(351+273) K=624 K

    根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得：

=

    即=

h=15 cm

    故管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度為l2′=(80-15) cm=65cm.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖8-3-5所示，導(dǎo)熱汽缸開(kāi)口向下，內(nèi)有理想氣體，缸內(nèi)活塞可自由滑動(dòng)且不漏氣，活塞下掛一個(gè)砂桶，砂桶裝滿砂子時(shí)，活塞恰好靜止，現(xiàn)在把砂桶底部鉆一個(gè)小洞，細(xì)砂慢慢漏出，并緩慢降低汽缸外部環(huán)境溫度，則（    ）

圖8-3-5

A.氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能可能不變                     B.外界對(duì)氣體做功，氣體溫度可能降低

C.氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能一定減小      D.外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能一定增加

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖8-3-5所示，A、B兩物體質(zhì)量mA=2mB，水平面光滑.當(dāng)燒斷細(xì)線后(原來(lái)彈簧被壓縮)，則下列說(shuō)法正確的是

A.彈開(kāi)過(guò)程中A的速率小于B的速率

B.彈開(kāi)過(guò)程中A的動(dòng)量小于B的動(dòng)量

C.A、B同時(shí)達(dá)到速度最大值

D.當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)兩物體同時(shí)脫離彈簧

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖8-3-5所示，A、B是一對(duì)平行的金屬板，在兩板間加上一周期為T的交變電壓U，A板的電勢(shì)UA=0，B板的電勢(shì)UB隨時(shí)間的變化規(guī)律：在0到T2的時(shí)間內(nèi)，UB=U0（正的常數(shù)）；在T2到T的時(shí)間內(nèi)，UB=-U0；在T到3T2的時(shí)間內(nèi)，UB=U0；在3T2到2T的時(shí)間內(nèi)，UB=-U0……現(xiàn)有一電子從A板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場(chǎng)區(qū)內(nèi)，設(shè)電子的初速度和重力的影響均可忽略.下列判斷正確的是（    ）

圖8-3-5

A.若電子是在t=0時(shí)刻進(jìn)入的，它將一直向B板運(yùn)動(dòng)

B.若電子是在t=T8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后打在B板上

C.若電子是在t=3T8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后打在B板上

D.若電子是在t=T2時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板、時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖8-3-5所示，導(dǎo)熱汽缸開(kāi)口向下，內(nèi)有理想氣體，缸內(nèi)活塞可自由滑動(dòng)且不漏氣，活塞下掛一個(gè)砂桶，砂桶裝滿砂子時(shí)，活塞恰好靜止，現(xiàn)在把砂桶底部鉆一個(gè)小洞，細(xì)砂慢慢漏出，并緩慢降低汽缸外部環(huán)境溫度，則（    ）

圖8-3-5

A.氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能可能不變                B.外界對(duì)氣體做功，氣體溫度可能降低

C.氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能一定減小      D.外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能一定增加

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