Question

【題目】如圖所示，內徑粗細均勻的U形管豎直放置在溫度為7 ℃的環(huán)境中，左側管上端開口，并用輕質活塞封閉有長l1＝14 cm的理想氣體，右側管上端封閉，管上部有長l2＝24 cm的理想氣體，左右兩管內水銀面高度差h＝6 cm.若把該裝置移至溫度恒為27 ℃的房間中(依然豎直放置)，大氣壓強恒為p0＝76 cmHg.不計活塞與管壁間的摩擦．分別求活塞再次平衡時左、右兩側管中氣體的長度．

Answer 1

【答案】15 cm　25 cm

【解析】

設管的橫截面積為S，活塞再次平衡時左側管中氣體的長度為l′，左側管做等壓變化，則有

其中V1＝14S，T＝280 K，T′＝300 K，V′2＝l′1S

解得l′1＝15 cm　

設平衡時右側管氣體長度增加x，則由理想氣體狀態(tài)方程可知 　

其中p0＝76 cmHg，h＝6 cmHg

解得x＝1 cm　

所以活塞平衡時右側管中氣體的長度為25 cm.