Question

如圖所示，長(zhǎng)為1米，一端開口一端封閉的均勻直玻璃管，開口向上豎直放置時(shí)，一段長(zhǎng)為15厘米的水銀柱封閉了一段長(zhǎng)65厘米的氣柱，溫度為-13℃，大氣壓強(qiáng)P₀=75厘米水銀柱．
（1）保持玻璃管豎直開口向上，加熱使水銀與管口平齊，則至少要將氣體加熱到多少℃？
（2）若保持溫度為-13℃，將玻璃管在豎直面內(nèi)緩慢地順時(shí)針旋轉(zhuǎn)240°角，求最終管內(nèi)氣柱長(zhǎng)為多少？

Answer 1

分析：（1）等壓變化，根據(jù)蓋-呂薩克定律列式求解；
（2）等溫變化，根據(jù)玻意耳定律列式求解，要考慮水銀是否溢出．

解答：解：（1）氣體做等壓變化：

V1

T1

=

V2

T2

代入數(shù)據(jù)，有：

65S

260

=

85S

T2

；
解得T₂=340K，故t₂=T₂-273=67℃
（2）設(shè)轉(zhuǎn)到180°時(shí)水銀不溢出，
P₁l₁S=P₂l₂S
90×65=60×l₂，
l₂=97.5cm，l₂+15=112.5cm＞100cm，所以水銀將溢出
設(shè)轉(zhuǎn)到180°時(shí)水銀長(zhǎng)度為x
有：90×65=（75-x）（100-x）
解得：x=10cm
設(shè)轉(zhuǎn)到240°時(shí)，氣體長(zhǎng)度為l₃P₁l₁S=P₃l₃S90×65=（75-xsin30°）×l₃
解得l₃=83.6cm
答：（1）持玻璃管豎直開口向上，加熱使水銀與管口平齊，則至少要將氣體加熱到67℃；
（2）最終管內(nèi)氣柱長(zhǎng)為83.6cm．

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵是明確氣體的變化特點(diǎn)，對(duì)于第二問(wèn)，要討論水銀柱的溢出情況，較難．