Question

10．如圖所示裝置，密閉容器Q和U型玻璃管a，豎直長(zhǎng)玻璃管b通過(guò)橡皮管連接，玻璃管內(nèi)裝有水，將容器內(nèi)的空氣和外界隔離開(kāi)．某同學(xué)利用此裝置和溫度計(jì)測(cè)量高山頂處的大氣壓強(qiáng)．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．在山底處，調(diào)節(jié)豎直管b的高低位置，使得a、b管內(nèi)水面相平，并在a的管上作出水面的標(biāo)記A；
b．記錄山底處的大氣壓強(qiáng)P₀=1.0×10⁵Pa，并測(cè)量出山底處的溫度T₀；
c．將裝置移到山頂處，調(diào)節(jié)豎直管b的高低位置，使得a管中的水面再次與標(biāo)記A相平，測(cè)量b管的水面高出標(biāo)記A處水面的高度h；
d．認(rèn)為高山頂處的大氣壓P=P₀-ρgh，其中g(shù)為重力加速度的值ρ為水的密度．
試說(shuō)明上述測(cè)量步聚中漏掉或有錯(cuò)誤的步聚，并加改正．
漏掉的步驟是：測(cè)量山頂處的溫度${T}_{1}^{\;}$
錯(cuò)誤的步驟是：d（填序號(hào)），應(yīng)改為：山頂處的大氣壓強(qiáng)應(yīng)為$p=\frac{{T}_{1}^{\;}}{{T}_{0}^{\;}}{p}_{0}^{\;}-ρgh$．

Answer 1

分析 由題知，容器內(nèi)封閉氣體體積不變，發(fā)生了等容變化，該實(shí)驗(yàn)的原理是測(cè)量出山腳下和山頂處各氣體物理參數(shù)，根據(jù)查理定律列式求解

解答 解：本實(shí)驗(yàn)是利用查理定律測(cè)量高山頂處的大氣壓強(qiáng)，應(yīng)增加步驟，測(cè)量山頂處的溫度${T}_{1}^{\;}$，
山腳下：山腳下的大氣壓強(qiáng)${p}_{0}^{\;}$，所以容器內(nèi)空氣的壓強(qiáng)${p}_{1}^{\;}={p}_{0}^{\;}$
山頂處：測(cè)量b管的水面高出標(biāo)記A處水面的高度h，所以此時(shí)容器內(nèi)空氣的壓強(qiáng)${p}_{2}^{\;}=p+ρgh$
根據(jù)查理定律得：
$\frac{{p}_{1}^{\;}}{{p}_{2}^{\;}}=\frac{{T}_{1}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}$
代入得：$\frac{{p}_{0}^{\;}}{p+ρgh}=\frac{{T}_{0}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}$
解得：山頂處的大氣壓強(qiáng)$p=\frac{{T}_{1}^{\;}}{{T}_{0}^{\;}}{p}_{0}^{\;}-ρgh$
故答案為：測(cè)量山頂處的溫度T₁．
d，山頂處的大氣壓強(qiáng)應(yīng)為$p=\frac{{T}_{1}^{\;}}{{T}_{0}^{\;}}{p}_{0}^{\;}-ρgh$

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵是找出初狀態(tài)和末狀態(tài)氣體的壓強(qiáng)，然后用氣態(tài)方程列式求解，難度不大．