Question

如圖所示，粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的U型管豎直旋轉(zhuǎn)，右端與大氣相通，左端封閉氣柱長l₁=20cm（可視為理想氣體），兩管中水銀面等高．現(xiàn)將右端與一低壓艙（未畫出）接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h=10cm．（環(huán)境溫度不變，大氣壓強p₀=75cmHg）
①求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強

 

（用“cmHg”作單位）．
②此過程中左管內(nèi)的氣體對外界

 

（填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”），氣體將

 

（填“吸熱”或“放熱”）．

Answer 1

分析：①根據(jù)題意可知，這個過程是等溫變化，找出左邊氣體變化前后的兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量，由等溫變化的規(guī)律可求出左邊的氣體變化后的壓強，從而即可求出低壓倉的壓強．
②根據(jù)左側(cè)氣體體積增大，可知做功情況，再由熱力學(xué)第一定律可判斷是否吸熱．

解答：解：①設(shè)U型管的橫截面積為S，則左端被封閉的氣體初狀態(tài)：P₁=P₀，V₁=l₁S
末狀態(tài)為：P₂，V₂=（l₁+

10

2

）S
有理想氣體的等溫變化得：P₁V₁=P₂V₂
代入數(shù)據(jù)得：P₂=60cmHg
則低壓倉的壓強p=P₂-h=60-10=50cmHg
②此過程中左管內(nèi)的氣體體積增大，對外做正功，溫度又不變，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體要從外界吸熱．
故答案為：①50cmHg；②做正功，吸熱

點評：解答關(guān)于理想氣體的問題，首先要明確忽略氣體分子之間的勢能，氣體的能量只有氣體的動能；要明確氣體的各個狀態(tài)及其狀態(tài)參量，利用相應(yīng)的規(guī)律進行解題．同時熟練的應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解答相關(guān)問題．