Question

如图所示，一根上粗下细、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端封闭、下    端开口，横截面积S₁=4S₂，下端与大气连通。粗管中有一段水银封闭了一定质量的理想气体，水银柱下表面恰好与粗管和细管的交界处齐平，空气柱和水银柱长度均为h=4 cm。现在细管口连接一抽气机(图中未画出)，对细管内气体进行缓慢抽气，最终使一半水银进入细管中，水银没有流出细管。已知大气压强为P₀=76 cmHg。

    ①求抽气结束后细管内气体的压强；

    ②抽气过程中粗管内气体吸热还是放热?请说明原因。

Answer 1

①缓慢抽气过程中，粗管内气体温度不变，设抽气后粗管气体压强为P₁，细管内气体压强为P₂，由玻意耳定律    （P₀—h）.h=P₁.(h+1/2 h)  P₂=P₁+(1/2 h+2h)  P₂=58cmHg

②（2分）缓慢抽气过程中粗管内气体温度不变，气体内能不变，ΔU=0；气体体积增大，对外做功，W<0，热力学第一定律  ΔU=W+Q   可得W>0，故气体吸热。