Question

【题目】如图所示，ABC为粗细均匀的“L”型细玻璃管，A端封闭，C端开口．开始时AB竖直，BC水平，BC内紧靠B端有一段长l1=30cm的水银柱，AB内理想气体长度l2=20cm ． 现将玻璃管以B点为轴在竖直面内逆时针缓慢旋转90°，使AB水平．环境温度不变，大气压强P0=75cmHg ， 求：

（1）旋转后水银柱进入AB管的长度；
（2）玻璃管旋转过程中，外界对封闭气体做正功还是做负功？气体吸热还是放热？

Answer 1

【答案】
（1）

设旋转后水银柱进入AB管的长度为x，玻璃管横截面积为S，对于AB气体，由玻意耳定律得：

P0Sl2=（P0+l1﹣x）S（l2﹣x）

代入数据得：75×20=（75+30﹣x）（20﹣x）

解得，x=5cm

（2）

玻璃管旋转过程中，气体体积缩小，外界对封闭气体做正功；由于气体温度不变，故气体内能不变，由热力学第一定律得：△U=Q+W

故Q=﹣W＜0，故气体放热

【解析】（1）设旋转后水银柱进入AB管的长度为x ， 玻璃管横截面积为S ， 对于AB气体，由玻意耳定律得：
P0Sl2=（P0+l1﹣x）S（l2﹣x）
代入数据得：75×20=（75+30﹣x）（20﹣x）
解得，x=5cm（2）玻璃管旋转过程中，气体体积缩小，外界对封闭气体做正功；由于气体温度不变，故气体内能不变，由热力学第一定律得：△U=Q+W
故Q=﹣W＜0，故气体放热