Question

如图所示为一均匀薄壁U形管，左管上端封闭，右管开口且足够长，管的横截面积为S=1×10^-4 m²,内装水银，右管内有一质量为m="0.1" kg的活塞搁在固定卡口上，卡口比左管上端高出L="20" cm，活塞与管壁间非常密封且无摩擦，右管内封闭有一定质量的气体.起初温度为t₀="27" ℃时，左、右管内液面高度相等，且左管内充满水银，右管内封闭气体的压强为p₁=p₀=1.0×10⁵ Pa="75" cmHg.现使右管内气体温度逐渐升高,求：

①温度升高到多少K时，右管活塞开始离开卡口上升？
②温度升高到多少K时，活塞上升到离卡口4 cm处？

Answer 1

(1)330 K  (2)396 K

试题分析：
(1)右端活塞开始上升时封闭气体压强P₂=P₀+mg/S，
代入数据得：
气体发生等容变化，根据查理定律得：T₂=P₂T₁/P₁，
代入数据得T₂=330K
(2)活塞离开卡口后，由于气体温度逐渐升高故封闭气体发生等压变化，
根据盖—吕萨克定律得T₃=V₃T₂/V₂
代入数据得T₃=396K