Question

【題目】如圖所示，均勻薄壁U形管，左管上端封閉，右管開口且足夠長。管的橫截面積為S，內裝密度為ρ的液體。右管內有一質量m的活塞擱在固定卡口上，卡口與左管上端等高，活塞與管壁間無摩擦且不漏氣。溫度為T0時，左、右管內液面高度相等，兩管內空氣柱長度均為L，壓強均為大氣壓強p0。現使兩管溫度同時緩慢升高，求

（ⅰ）溫度升高到多少時，右管活塞開始離開卡口上升？

（ⅱ）繼續升溫，當溫度升高到多少時，左管內液面下降h？

Answer 1

【答案】（1） (2)

【解析】

（ⅰ）活塞未離開卡口前，右管內氣體發生等容變化，由查理定律有

剛離開時，由活塞平衡可知

解得

（ⅱ）隨著活塞上升，右管內氣體的壓強不變；當左管液面下降h時，左管氣體的壓強為

對左管氣體，由理想氣體狀態方程有

。