Question

19．某學�？萍寂d趣小組，利用廢舊物品制作了一個簡易氣溫計：在一個空葡萄酒瓶中插入一根兩端開口的玻璃管，玻璃管內有一段長度可忽略的水銀柱，接口處用蠟密封，將酒瓶水平放置，如圖所示．已知：該裝置密封氣體的體積為560cm³，玻璃管內部橫截面積為0.5cm²，瓶口外的有效長度為40cm．當氣溫為7℃時，水銀柱剛好處在瓶口位置．

①求該氣溫計能測量的最高氣溫；
②假設水銀柱從瓶口處緩慢移動到最右端的過程中，密封氣體從外界吸收2.8J熱量，問在這一過程中該氣體的內能如何變化？變化了多少？（已知大氣壓為1.0×10⁵Pa）

Answer 1

分析 ①玻璃管兩端開口，水銀柱移動時，密封的氣體發(fā)生等壓變化，當水銀柱到達管口時，所測氣溫最高，根據(jù)呂薩克定律求解．
②由熱力學第一定律△U=W+Q，分析吸放熱．

解答 解：①當水銀柱到達管口時，所測氣溫最高，設為T₂，此時氣體體積為V₂，
初狀態(tài)：T₁=（273+7）K=280K；  V₁=560cm³，
末狀態(tài)為：V₂=（560+40×0.5）cm³=580 cm³
氣體發(fā)生等壓變化，由蓋呂薩克定律得：$\frac{{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{V}_{2}}{{T}_{2}}$，
代入數(shù)據(jù)得：T₂=290K，t₂=T₂-273=290-273=17℃；
②水銀柱移動過程中，外界對氣體做功：
W=-P₀SL=-1×10⁵×0.5×10^-4×40×10^-2J=-2.0J，
由熱力學第一定律知內能變化為：△U=W+Q，
代入數(shù)據(jù)得：△U=0.8J，即內能增加了0.8J；
答：①該氣溫計能測量的最高氣溫為17℃；
②在這一過程中該氣體的內能增加了0.8J．

點評 對于氣體狀態(tài)變化問題，關鍵在于分析是等值變化還是三個參量同時變化的問題，要善于挖掘隱含的條件．