Question

如圖，粗細(xì)均勻，內(nèi)徑很小，兩端開口的U形管豎直放置。兩管的豎直部分高度為20厘米，水平部分BC長(zhǎng)16厘米。一空氣柱把管內(nèi)水銀分成左右兩部分。大氣壓強(qiáng)P₀=76cmHg，當(dāng)空氣柱溫度為T₀=273K，長(zhǎng)為L(zhǎng)₀=10cm時(shí)，水平管BC內(nèi)左邊水銀柱長(zhǎng)為2 cm，豎直管AB內(nèi)水銀柱長(zhǎng)也為2cm。求
（1）空氣柱右邊水銀柱總長(zhǎng)是多少？    
（2）當(dāng)空氣柱溫度升高到多少時(shí)，左邊水銀恰好全部進(jìn)入豎直管AB內(nèi)？    
（3）為使空氣柱左側(cè)管中水銀全部溢出，空氣柱溫度至少要升高到多少？

Answer 1

解：（1）由于氣體壓強(qiáng)為78cmHg，故右側(cè)豎直管內(nèi)水銀高也為2cm，所以右邊水銀柱總長(zhǎng)為6cm
（2）左邊水銀全部進(jìn)入豎直管時(shí)，右邊豎直管中水銀柱高也為4cm，此時(shí)氣體壓強(qiáng)為80cmHg，氣柱總長(zhǎng)為14cm，由理想氣體狀態(tài)方程：
，可得T₂==392K
（3）左邊水銀全部進(jìn)入豎直管后，再升高溫度氣體做等壓變化，左邊水銀柱上升，右邊水銀柱不再上升，當(dāng)左邊水銀柱上升到豎直管開口處時(shí)，此時(shí)空氣柱長(zhǎng)為30厘米，氣體體積最大，溫度最高。此后稍有擾動(dòng)，左邊水銀就會(huì)溢出，右邊水銀柱下降，氣體開始做等容降溫。所以T_m==840K