Question

如圖,由U形管和細管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0 ℃的水槽中,B的容積是A的3倍.閥門S將A和B兩部分隔開.A內(nèi)為真空,B和C內(nèi)都充有氣體.U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60 mm.打開閥門S,整個系統(tǒng)穩(wěn)定后,U形管內(nèi)左右水銀柱高度相等.假設(shè)U形管和細管中的氣體體積遠小于玻璃泡的容積.

 

(1)求玻璃泡C中氣體的壓強(以mmHg為單位);

(2)將右側(cè)水槽的水從0 ℃加熱到一定溫度時,U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60 mm,求加熱后右側(cè)水槽的水溫.

Answer 1

解析:(1)在打開閥門S前,兩水槽水溫均為T₀=273 K.設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強為p₁,體積為V_B,

玻璃泡C中氣體的壓強為p_C,依題意有p₁=p_C+Δp①

式中Δp=60 mmHg.打開閥門S后,兩水槽水溫仍為T₀,設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強為p_B,

依題意,有p_B=p_C②

玻璃泡A和B中氣體的體積為V₂=V_A+V_B③

根據(jù)玻意耳定律得p₁ V_B =p_BV₂④

聯(lián)立①②③④式,并代入題給數(shù)據(jù)得

p_C=Δp=180 mmHg.⑤

(2)當右側(cè)水槽的水溫加熱至T'時,U形管左右水銀柱高度差為Δp.玻璃泡C中氣體的壓強為p_C'=p_B+Δp⑥

玻璃泡C中的氣體體積不變,根據(jù)查理定律得=⑦

聯(lián)立②⑤⑥⑦式,并代入題給數(shù)據(jù)得T'=364 K.

答案:(1)180 mmHg　(2)364 K