如圖所示，一端封閉粗細均勻的玻璃管內有一段H=15cm的水銀柱．開始時將玻璃管水平放置，封閉端與開口端氣柱長均...

問題詳情：

如圖所示，一端封閉粗細均勻的玻璃管內有一段H=15cm的水銀柱．開始時將玻璃管水平放置，封閉端與開口端氣柱長均為L=20cm．現將玻璃管緩慢倒轉，開口向下豎直*入水銀槽中，這時管中上方的空氣柱長為20cm，已知大氣壓強P0=75cmHg．（假設在整個過程為等溫過程）求：                                                  

（1）當玻璃管轉到豎直位置，且未*入水銀槽中時，管內密閉氣柱的長度是多少？                                       

（2）當玻璃管*入水銀槽中時，進入管中水銀柱的高度是多少？                                              

【回答】

（1）以封閉端氣體為研究物件，氣體狀態參量：

初狀態：p1=p0=75cmHg，V1=L1S=20S，p1′=p0﹣H=75﹣15=60cmHg，

由玻意耳定律得：p1V1=p1′V1′，即：75×20S=60×L1′S，

解得：L1′=25cm；

（2）玻璃管豎直放置豎直放置*入水銀槽後，封閉端空氣柱長為20cm，

與玻璃管水平放置時空氣柱長度相等，氣體體積不變，

溫度不變，氣體壓強也不變，等於玻璃管水平放置時的壓強：p1″=p0=75cmHg

以開口端氣體為研究物件，氣體狀態參量：

初狀態參量：p2=p0=75cmHg，V2=S=15S，

末狀態參量：p2′=p1″+H=75+15=90cmHg，V2′=V2﹣hS=（15﹣h）S，

由玻意耳定律得：p2V2=p2′V2′，即：75×15S=90×（15﹣h）S，

解得：h=2.5cm；

答：（1）當玻璃管轉到豎直位置，且未*入水銀槽中時，管內密閉氣柱的長度是25cm．

（2）當玻璃管*入水銀槽中時，進入管中水銀柱的高度是2.5cm．

知識點：專題九 熱學部分

題型：計算題