Question

如圖所示為一均勻薄壁U形管，左管上端封閉，右管開(kāi)口且足夠長(zhǎng)，管的橫截面積為S=1×10^-4 m²,內(nèi)裝水銀，右管內(nèi)有一質(zhì)量為m="0.1" kg的活塞擱在固定卡口上，卡口比左管上端高出L="20" cm，活塞與管壁間非常密封且無(wú)摩擦，右管內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的氣體.起初溫度為t₀="27" ℃時(shí)，左、右管內(nèi)液面高度相等，且左管內(nèi)充滿水銀，右管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)為p₁=p₀=1.0×10⁵ Pa="75" cmHg.現(xiàn)使右管內(nèi)氣體溫度逐漸升高,求：

①溫度升高到多少K時(shí)，右管活塞開(kāi)始離開(kāi)卡口上升？
②溫度升高到多少K時(shí)，活塞上升到離卡口4 cm處？

Answer 1

(1)330 K  (2)396 K

解析試題分析：
(1)右端活塞開(kāi)始上升時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)P₂=P₀+mg/S，
代入數(shù)據(jù)得：
氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得：T₂=P₂T₁/P₁，
代入數(shù)據(jù)得T₂=330K
(2)活塞離開(kāi)卡口后，由于氣體溫度逐漸升高故封閉氣體發(fā)生等壓變化，
根據(jù)蓋—呂薩克定律得T₃=V₃T₂/V₂
代入數(shù)據(jù)得T₃=396K
考點(diǎn)：查理定律；蓋—呂薩克定律。