Question

【題目】如圖所示為一可以測量較高溫度的裝置，左右兩壁等長的U形管內盛有溫度為0℃的水銀，左管上端開口，水銀恰到管口，在封閉的右管上方有空氣，空氣柱高h=24cm．現在給空氣柱加熱，空氣膨脹，擠出部分水銀，當空氣又冷卻到0℃時，左邊開口管內水銀面下降了H=5cm．試求管內空氣被加熱到的最高溫度．設大氣壓P0=76cmHg（設管子足夠長，右管始終有水銀）．

Answer 1

【答案】361.7K

【解析】

由題意知，初狀態：P1=76+24=100 cmHg，V1=24S，T1=273K，

設溫度又冷卻到0℃時，兩邊水銀柱高度差是△h，則

末狀態P3=76+△hcmHg，V3=（5+△h）S，T3=273K，

由理想氣體狀態方程得：

代入數據解得：△h=20cm，V3=25S；

設氣體溫度最高時為T2，此時各狀態參量為：

V2=30S，P2=76+30=106cmHg，

由理想氣體狀態方程得：

代入數據解得：T2=361.7K；

答：管內空氣被加熱到的最高溫度為361.7K