Question

如圖所示為一均勻薄壁U形管，左管上端封閉，右管開口且足夠長，管的橫截面積為S=1×10^-4 m²,內裝水銀，右管內有一質量為m="0.1" kg的活塞擱在固定卡口上，卡口比左管上端高出L="20" cm，活塞與管壁間非常密封且無摩擦，右管內封閉有一定質量的氣體.起初溫度為t₀="27" ℃時，左、右管內液面高度相等，且左管內充滿水銀，右管內封閉氣體的壓強為p₁=p₀=1.0×10⁵ Pa="75" cmHg.現使右管內氣體溫度逐漸升高,求：

①溫度升高到多少K時，右管活塞開始離開卡口上升？
②溫度升高到多少K時，活塞上升到離卡口4 cm處？

Answer 1

(1)330 K  (2)396 K

解析試題分析：
(1)右端活塞開始上升時封閉氣體壓強P₂=P₀+mg/S，
代入數據得：
氣體發生等容變化，根據查理定律得：T₂=P₂T₁/P₁，
代入數據得T₂=330K
(2)活塞離開卡口后，由于氣體溫度逐漸升高故封閉氣體發生等壓變化，
根據蓋—呂薩克定律得T₃=V₃T₂/V₂
代入數據得T₃=396K
考點：查理定律；蓋—呂薩克定律。