Question

如圖所示為一簡(jiǎn)易火災(zāi)報(bào)警裝置，其原理是：豎直放置的試管中裝有水銀，當(dāng)溫度升高時(shí)，水銀柱上升，使電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警的響聲．27℃時(shí)，被封閉的理想氣體氣柱長(zhǎng)L₁為20cm．水銀上表面與導(dǎo)線下端的距離L₂為5cm．
（1）當(dāng)溫度達(dá)到多少℃時(shí)，報(bào)警器會(huì)報(bào)警？
（2）如果大氣壓降低，試分析說明該報(bào)警器的報(bào)警溫度會(huì)受到怎樣的影響？

Answer 1

分析：（1）溫度升高，封閉氣體體積增大，水銀柱上升，當(dāng)電路恰好接通時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警；此時(shí)空氣柱長(zhǎng)度L₁+L₂，以封閉空氣柱為研究對(duì)象，根據(jù)等壓變化規(guī)律求出溫度．
（2）如果大氣壓降低，氣體壓強(qiáng)降低；可以假設(shè)是電路接通時(shí)氣壓突然降低，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，要保持原來(lái)的體積，要降低溫度．

解答：解：（1）溫度升高時(shí)，下端氣體等壓變化：

T1

T2

=

V1

V2

即

300

T2

=

20

25

解得T₂=375K，
即為102℃．
（2）由玻馬定律，同樣的溫度下，大氣壓降低則下端氣柱變長(zhǎng)，即V₁變大，剛好報(bào)警時(shí)V₂不變，
由

T1

T2

=

V1

V2

可知，T₂變小，即報(bào)警溫度降低．
答：（1）當(dāng)溫度達(dá)到102℃時(shí)，報(bào)警器會(huì)報(bào)警；
（2）如果大氣壓降低，該報(bào)警器的報(bào)警溫度會(huì)降低．

點(diǎn)評(píng)：氣體狀態(tài)變化可以應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程求解，本題的關(guān)鍵是找出氣體的變化是等壓變化．