Question

【題目】如圖所示，有一個(gè)紅酒瓶狀的玻璃容器水平放置，左側(cè)“瓶身”的體積為300cm3，右側(cè)“瓶頸”是一段內(nèi)部橫截面積為0.5cm2，有效長(zhǎng)度為40cm的玻璃管，管內(nèi)有一段長(zhǎng)度可忽略不計(jì)的水銀柱，密閉了一定質(zhì)量的氣體在容器內(nèi)．當(dāng)大氣壓為1.0×105 Pa、密閉氣體溫度為27 ℃時(shí)，水銀柱剛好位于玻璃管最左側(cè)，現(xiàn)緩慢升高密閉氣體溫度．則當(dāng)溫度升高到________℃時(shí)，水銀柱會(huì)掉出容器；在此過(guò)程中，密閉氣體從外界吸收的熱量為12J，則在這一過(guò)程中密閉氣體的內(nèi)能變化了________J．

Answer 1

【答案】47；10

【解析】

當(dāng)水銀柱到達(dá)管口時(shí)，所測(cè)氣溫最高，設(shè)為T2，此時(shí)氣體體積為V2，
初狀態(tài)：T1=（273+27）K=300K；V1=300cm3，
末狀態(tài)為：V2=（300+40×0.5）cm3=320cm3
氣體發(fā)生等壓變化，由蓋呂薩克定律得：，
代入數(shù)據(jù)得：T2=320K，t2=T2-273=320-273=47℃；
水銀柱移動(dòng)過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功：W=-P0SL=-1×105×0.5×10-4×40×10-2J=-2.0J，
又因?yàn)椋?/span>Q=12J
由熱力學(xué)第一定律知內(nèi)能變化為：△U=W+Q，
代入數(shù)據(jù)得：△U=10J，即內(nèi)能增加了10J；