Question

【題目】如圖所示，ABC為粗細均勻的“L”型細玻璃管，A端封閉，C端開口．開始時AB豎直，BC水平，BC內(nèi)緊靠B端有一段長l1=30cm的水銀柱，AB內(nèi)理想氣體長度l2=20cm ． 現(xiàn)將玻璃管以B點為軸在豎直面內(nèi)逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)90°，使AB水平．環(huán)境溫度不變，大氣壓強P0=75cmHg ， 求：

（1）旋轉(zhuǎn)后水銀柱進入AB管的長度；
（2）玻璃管旋轉(zhuǎn)過程中，外界對封閉氣體做正功還是做負功？氣體吸熱還是放熱？

Answer 1

【答案】
（1）

設(shè)旋轉(zhuǎn)后水銀柱進入AB管的長度為x，玻璃管橫截面積為S，對于AB氣體，由玻意耳定律得：

P0Sl2=（P0+l1﹣x）S（l2﹣x）

代入數(shù)據(jù)得：75×20=（75+30﹣x）（20﹣x）

解得，x=5cm

（2）

玻璃管旋轉(zhuǎn)過程中，氣體體積縮小，外界對封閉氣體做正功；由于氣體溫度不變，故氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律得：△U=Q+W

故Q=﹣W＜0，故氣體放熱

【解析】（1）設(shè)旋轉(zhuǎn)后水銀柱進入AB管的長度為x ， 玻璃管橫截面積為S ， 對于AB氣體，由玻意耳定律得：
P0Sl2=（P0+l1﹣x）S（l2﹣x）
代入數(shù)據(jù)得：75×20=（75+30﹣x）（20﹣x）
解得，x=5cm（2）玻璃管旋轉(zhuǎn)過程中，氣體體積縮小，外界對封閉氣體做正功；由于氣體溫度不變，故氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律得：△U=Q+W
故Q=﹣W＜0，故氣體放熱