Question

【題目】如圖所示，一根一端封閉的玻璃管，內有一段長h1=0.20m的水銀柱。當溫度為t1=27℃，開口端豎直向上時，封閉空氣柱h2= 0.60m。則（外界大氣壓相當于L0= 0.76m高的水銀柱產生的壓強，熱力學溫度T=273+t）

（i）若玻璃管足夠長，緩慢地將管轉過1800，求此時封閉氣柱的長度

（ii）若玻璃管長為L=0.96m，溫度至少升到多高時，水銀柱才能從管中全部溢出？

Answer 1

【答案】（i） 1.03 mHg （ii）T2=385.2K

【解析】設玻璃管內部橫截面積為S

（i）對水銀柱分析可知，氣體初狀態的壓強 初狀態的體積

轉過1800后，氣體的壓強 體積

氣體做等溫變化，由玻意爾定律：

得： 。

（ii）由氣態方程可知，PV乘積越大，對應的溫度T越高，假設管中還有長為X的水銀柱尚未溢出時，pV值最大，即的值最大，因為，與x的大小無關，所以由數學知識可知：兩數之和為一常數，則當這兩數相等時，其乘積最大。

有：

得到： 。

即管內水銀柱由溢出到還剩下的過程中， 的乘積越來越大，這一過程必須是升溫的。此后，溫度不必再升高（但要繼續給氣體加熱），水銀柱也將繼續外溢，直至完全溢出。由氣態方程：

有：　 　

代入數據得： 。