17.如圖所示,在一端封閉的U形管中用水銀柱封一段空氣柱,當(dāng)空氣柱的溫度為14℃時,左邊水銀柱的高度h1=10cm,右邊水銀柱的高度h2=7cm,空氣柱長度L=15cm;將U形管放入100℃的水中至狀態(tài)穩(wěn)定時,h1變?yōu)?cm.
(1)求末狀態(tài)空氣柱的壓強(qiáng)和當(dāng)時的大氣壓強(qiáng)(單位用cmHg).
(2)空氣柱從初狀態(tài)變化到末狀態(tài),內(nèi)能增大(填“增大”或“減小”),若吸收的熱量為Q,對外界做功為W,一定有Q大于W(填“大于”或“小于”).

分析 (1)以封閉氣體為研究對象,找出初末狀態(tài)參量,利用理想氣體狀態(tài)方程列式求解.
(2)空氣柱從初狀態(tài)變化到末狀態(tài),溫度升高,內(nèi)能增加,根據(jù)熱力學(xué)第一定律分析Q與W的大小關(guān)系

解答 解:(1)以封閉的空氣柱(設(shè)大氣壓強(qiáng)為P0)為研究對象
初態(tài):P1=P0+h2-h1=(P0-3)cmHg,V1=LS=15S(cm3),T1=287 K  
末態(tài):h1′=7cm,h2ˊ=10cm,故壓強(qiáng):P2=P0+h2′-h1′=(P0+3)cmHg,V2=(L+3)S=18S(cm3),T2=373 K 
由理想氣體狀態(tài)方程,得$\frac{{p}_{1}^{\;}{V}_{1}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}=\frac{{p}_{2}^{\;}{V}_{2}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}$
代入數(shù)據(jù)解得大氣壓強(qiáng)為:P0=75.25 cmHg
在100℃水中時,空氣柱壓強(qiáng)為:P2=78.25 cmHg
(2)空氣柱從初態(tài)到末態(tài),溫度升高,內(nèi)能增加△U>0,氣體膨脹對外做功W<0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=Q+W,知氣體吸熱,且Q>W(wǎng)
答:(1)求末狀態(tài)空氣柱的壓強(qiáng)78.25cmHg和當(dāng)時的大氣壓強(qiáng)75.25cmHg
(2)增大,大于

點評 利用理想氣體狀態(tài)方程解題,關(guān)鍵是正確選取狀態(tài),明確狀態(tài)參量,尤其是正確求解被封閉氣體的壓強(qiáng),這是熱學(xué)中的重點知識,要加強(qiáng)訓(xùn)練,加深理解.

練習(xí)冊系列答案
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(2)滑塊兩次過光電門時的瞬時速度可表示為v1=$\frac{D}{△{t}_{1}}$,v2=$\frac{D}{△{t}_{2}}$;
(3)實驗時,甲同學(xué)說本實驗中要求滿足m<M的條件下才能做,乙說不需要滿足這個條件,你認(rèn)為誰對?乙;
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