Question

如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直旋转，右端与大气相通，左端封闭气柱长l₁=20cm（可视为理想气体），两管中水银面等高．现将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h=10cm．（环境温度不变，大气压强p₀=75cmHg）
①求稳定后低压舱内的压强

 

（用“cmHg”作单位）．
②此过程中左管内的气体对外界

 

（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体将

 

（填“吸热”或“放热”）．

Answer 1

分析：①根据题意可知，这个过程是等温变化，找出左边气体变化前后的两个状态的状态参量，由等温变化的规律可求出左边的气体变化后的压强，从而即可求出低压仓的压强．
②根据左侧气体体积增大，可知做功情况，再由热力学第一定律可判断是否吸热．

解答：解：①设U型管的横截面积为S，则左端被封闭的气体初状态：P₁=P₀，V₁=l₁S
末状态为：P₂，V₂=（l₁+

10

2

）S
有理想气体的等温变化得：P₁V₁=P₂V₂
代入数据得：P₂=60cmHg
则低压仓的压强p=P₂-h=60-10=50cmHg
②此过程中左管内的气体体积增大，对外做正功，温度又不变，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸热．
故答案为：①50cmHg；②做正功，吸热

点评：解答关于理想气体的问题，首先要明确忽略气体分子之间的势能，气体的能量只有气体的动能；要明确气体的各个状态及其状态参量，利用相应的规律进行解题．同时熟练的应用热力学第一定律解答相关问题．