Question

16．如圖所示，裝有水銀的一個細(xì)小U形管與一個巨型密封儲氣罐A相連，U形管左端封閉有一段空氣柱．在氣溫為27℃時，空氣柱長度為60cm，右端水銀面比左端低44cm．當(dāng)氣溫降到-23℃時，U形管兩邊水銀高度差減小了4cm．求此時巨型密封氣罐內(nèi)氣體的壓強和U形管左端封閉空氣柱的壓強．

Answer 1

分析 根據(jù)題意求出氣體的狀態(tài)參量，對儲氣罐氣體應(yīng)用查理定律列方程，對U形管中的氣體應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程，然后求出氣體的壓強．

解答 解：因儲氣罐體積比U形管體積大的多，可認(rèn)為儲氣罐氣體狀態(tài)發(fā)生變化時體積不變，經(jīng)歷一等容過程．
儲氣罐中氣體狀態(tài)參量：T₁=273+27=300K，T₂=273-23=250K，
根據(jù)查理定律有：$\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2}$，
解得：P₂=$\frac{5}{6}$P₁，
對左邊U形管內(nèi)的氣體有：T₁′=273+27=300K，P₁′=P₁-44，
V₁′=60S，T₂′=273-23=250K，P₂′=p₂-40，V₂′=（60+$\frac{4}{2}$）S，
其中S是U形管的橫截面積，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得：$\frac{{{P_1}'{V_1}'}}{{{T_1}'}}$=$\frac{{{P_2}'{V_2}'}}{{{T_2}'}}$，
整理得：31P₂-25P₁=140，
解得：P₂=140cmHg，
P₂′=100cmHg；
答：此時巨型密封氣罐內(nèi)氣體的壓強為140cmHg，U形管左端封閉空氣柱的壓強為100cmHg．

點評 本題考查了求氣體壓強，分析清楚氣體狀態(tài)變化過程，求出氣體狀態(tài)參量、應(yīng)用氣體狀態(tài)方程即可正確解題．