Question

【题目】一粗细均匀的U形管ABCD的D端封闭，A端与大气相通。用水银将一定质量的理想气体封闭在U形管的CD一侧，如图甲所示。环境温度T1=300K时，管中AB、CD两侧的水银面高度平齐h1=15cm，AB、CD管高相同 h2=35cm，BC两柱心宽度h3=5cm，现将U形管绕C点顺时针缓慢旋转90°后如图乙所示，此过程没有水银漏出。大气压强取P0=75 cmHg，U形管的横截面积S=0.4cm2。

（i）求此时CD侧空气柱长度l1；

（ii）若环境温度提高至T2时，AB、CD两侧的水银面又对齐，求此时温度T2。

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】（i）如图甲、乙对封闭气体研究，温度不变

初态时压强，体积；

水平状态时，压强，

设这时CD侧气柱长度为，体积

由玻意耳定律可知，解得

（ii）根据图丙可知水银柱面水平差距；

可知在环境温度升高过程中封闭气体压强不变，，

由盖吕萨克定律可知，解得