Question

19．如圖所示是小明自制的簡易溫度計．在空玻璃瓶內插入一根兩端開口、內橫截面積為0.4cm²的玻璃管，玻璃瓶與玻璃管接口處用蠟密封，整個裝置水平放置．玻璃管內有一段長度可忽略不計的水銀柱，當大氣壓為1.0×10⁵P，氣溫為7℃時，水銀柱剛好位于瓶口位置，此時封閉氣體體積為480cm³，瓶口外玻璃管有效長度為48cm．求：
①此溫度計能測量的最高氣溫；
②當氣溫從7℃緩慢上升到最高氣溫的過程中，密封氣體吸收的熱量為3J，則在這一過程中密封氣體的內能變化了多少．

Answer 1

分析 ①氣體發(fā)生等壓變化，根據蓋呂薩克定律直接求解
②根據熱力學第一定律列式求解

解答 解：①當水銀柱到達管口時，達到能測量的最高氣溫${T}_{2}^{\;}$，則
初狀態(tài)：${T}_{1}^{\;}=（273+7）K=280K$    ${V}_{1}^{\;}=480c{m}_{\;}^{3}$
末狀態(tài)：${V}_{2}^{\;}=（480+48×0.4）c{m}_{\;}^{3}=499.2c{m}_{\;}^{3}$
由蓋呂薩克定律得$\frac{{V}_{1}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}=\frac{{V}_{2}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}$
代入數據得：${T}_{2}^{\;}=291.2K$，
即：${t}_{2}^{\;}=18.2℃$
②水銀移動到管右端的過程中，外界對氣體做功為：
$W=-{p}_{0}^{\;}SL=-1.92J$
由熱力學第一定律得氣體內能變化為：
△U=W+Q=-1.92+3=1.08J
答：①此溫度計能測量的最高氣溫18.2℃；
②在這一過程中密封氣體的內能增加了1.08J．

點評 本題考查了求溫度、內能的變化量，分析清楚氣體狀態(tài)變化過程，應用蓋呂薩克定律、熱力學第一定律即可解題．