Question

如圖(a)所示，長為cm粗細均勻、一端開口一端封閉的玻璃管，內(nèi)有長度為cm的汞柱．當開口向上豎直放置、管內(nèi)空氣溫度為27ºC時，封閉端內(nèi)空氣柱的長度為cm．外界大氣壓為cm Hg不變．

（1）如果保持溫度不變，以玻璃管的封閉端為軸，使它順時針緩慢轉(zhuǎn)動，當玻璃管轉(zhuǎn)到水平方向時（如圖(b)所示），管內(nèi)空氣柱長度為多少？

（2）若繼續(xù)以玻璃管封閉端為軸順時針緩緩地轉(zhuǎn)動玻璃管，當開口向下，當玻璃管與水平面的夾角為時，停止轉(zhuǎn)動（圖(C)所示）．此時再升高溫度，要使管內(nèi)汞柱下表面恰好移動到與管口齊平，則溫度又應變?yōu)槎嗌贁z氏度？

   

 

Answer 1

解：(1)當開口向上豎直放置、管內(nèi)空氣溫度為27℃時，封閉端內(nèi)空氣柱的長度為36cm．外界大氣壓為75cmHg不變．
T₁=27+273=300K，V₁=36s，P₁=75+25=100cmHg

水平時，P₂=75 cmHg.

等溫變化：P₁V₁=P₂V₂   100×36=75×V₂ 

V₂=48s   l₂=48cm

(2)當玻璃管轉(zhuǎn)到開口豎直向下時，可能有部分水銀流出，若還能在管中留下長度為x的水銀。則有

：P₁V₁=P₃V₃     100×36=（75-x）(75+x)   x=15cm

再轉(zhuǎn)到與水平面成30度時，P₄=(75-xsin30)cmHg=67.5cmHg              V₄=(75-15)s=60s

    T₂=337.5   t₂=T₂-273=64.5℃