Question

如圖所示，均勻直玻璃管下端封閉，開口向上豎直放置，管內(nèi)有一段長為h=15cm的水銀柱封住一段空氣柱，溫度為t₁=27°C、大氣壓強為p₀=75cmHg時氣體柱長度為L₁=40cm，問：
（1）初始時管內(nèi)氣體的壓強p₁為多大？
（2）若保持溫度不變，把玻璃管開口向下豎直放置，管內(nèi)空氣柱長L₂為多大？
（3）若將玻璃管再轉(zhuǎn)到開口向上豎直放置，要保持管內(nèi)空氣柱長度為L₂不變，則管內(nèi)氣體溫度應(yīng)變?yōu)槎嗌伲?/div>

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分析：（1）被封閉的氣體的壓強為大氣壓強與水銀柱產(chǎn)生的壓強之和．
（2）保持溫度不變，把玻璃管開口向下豎直放置，此過程為等溫變化，分析兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量，列方程可求出管內(nèi)空氣柱的長度．
（3）將玻璃管再轉(zhuǎn)到開口向上豎直放置，保持管內(nèi)空氣柱長度為L₂不變，相對于第二問的狀態(tài)，是等容變化，分析末狀態(tài)的狀態(tài)參量，列方程可求管內(nèi)氣體的溫度．

解答：解：（1）初始狀態(tài)時管內(nèi)的氣體的壓強為大氣壓強與水銀柱產(chǎn)生的壓強的和，即為：p₁=p₀+p_h=90cmHg，溫度為：T₁=273+27=300K
（2）保持溫度不變，把玻璃管開口向下豎直放置，此過程為等溫過程，此時的壓強為：p₂=p₀-p_h=60cmHg，溫度為：T₂=T₁=300K
由p₁h₁S=p₃h₂S得：h₂=60cm
（3）將玻璃管再轉(zhuǎn)到開口向上豎直放置，要保持管內(nèi)空氣柱長度為L₂不變，此過程為等容過程：此時的壓強為：p₃=p₁=90cmHg，T₃=t₂+273
由

P2

T2

=

P3

T3

得：t₂=177℃
答：（1）初始時管內(nèi)氣體的壓強p₁為90cmHg．
（2）若保持溫度不變，把玻璃管開口向下豎直放置，管內(nèi)空氣柱長L₂為60cm
（3）若將玻璃管再轉(zhuǎn)到開口向上豎直放置，要保持管內(nèi)空氣柱長度為L₂不變，則管內(nèi)氣體溫度應(yīng)變?yōu)?77℃

點評：該題考查了氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用，解題的關(guān)鍵是分析清楚氣體變化的過程，確定氣體的狀態(tài)，分析狀態(tài)參量，利用對應(yīng)的氣體狀態(tài)方程進行求解．確定被封閉氣體的壓強是重點．

Answer 1

分析：（1）被封閉的氣體的壓強為大氣壓強與水銀柱產(chǎn)生的壓強之和．
（2）保持溫度不變，把玻璃管開口向下豎直放置，此過程為等溫變化，分析兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量，列方程可求出管內(nèi)空氣柱的長度．
（3）將玻璃管再轉(zhuǎn)到開口向上豎直放置，保持管內(nèi)空氣柱長度為L₂不變，相對于第二問的狀態(tài)，是等容變化，分析末狀態(tài)的狀態(tài)參量，列方程可求管內(nèi)氣體的溫度．

解答：解：（1）初始狀態(tài)時管內(nèi)的氣體的壓強為大氣壓強與水銀柱產(chǎn)生的壓強的和，即為：p₁=p₀+p_h=90cmHg，溫度為：T₁=273+27=300K
（2）保持溫度不變，把玻璃管開口向下豎直放置，此過程為等溫過程，此時的壓強為：p₂=p₀-p_h=60cmHg，溫度為：T₂=T₁=300K
由p₁h₁S=p₃h₂S得：h₂=60cm
（3）將玻璃管再轉(zhuǎn)到開口向上豎直放置，要保持管內(nèi)空氣柱長度為L₂不變，此過程為等容過程：此時的壓強為：p₃=p₁=90cmHg，T₃=t₂+273
由

P2

T2

=

P3

T3

得：t₂=177℃
答：（1）初始時管內(nèi)氣體的壓強p₁為90cmHg．
（2）若保持溫度不變，把玻璃管開口向下豎直放置，管內(nèi)空氣柱長L₂為60cm
（3）若將玻璃管再轉(zhuǎn)到開口向上豎直放置，要保持管內(nèi)空氣柱長度為L₂不變，則管內(nèi)氣體溫度應(yīng)變?yōu)?77℃

點評：該題考查了氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用，解題的關(guān)鍵是分析清楚氣體變化的過程，確定氣體的狀態(tài)，分析狀態(tài)參量，利用對應(yīng)的氣體狀態(tài)方程進行求解．確定被封閉氣體的壓強是重點．