试题与答案

)一足够高的直立气缸上端开口,用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80 cm的气柱

题型:计算题

题目:

)一足够高的直立气缸上端开口,用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80 cm的气柱,活塞的横截面积为0.01m2,活塞与气缸间的摩擦不计,气缸侧壁通过一个开口与U形管相连,开口离气缸底部的高度为70 cm,开口管内及U形管内的气体体积忽略不计。已知图示状态气体的温度为7℃,U形管内水银面的高度差h1="5" cm,大气压强p0=1.0×l05 Pa保持不变,水银的密度=13.6×l03 kg/m3。求:

①活塞的重力;

②现在活塞上添加沙粒,同时对气缸内的气体加热,始终保持活塞的高度不变,此过程缓慢进行,当气体的温度升高到37℃时,U形管内水银面的高度差为多少?

③保持上问中的沙粒质量不变,让气缸内的气体逐渐冷却,那么当气体的温度至少降为多少℃时,U形管内的水银面变为一样高?

答案:

题目分析:(1)由,得

(2)因为活塞的位置保持不变,U形管内的气体体积忽略不计,所以气缸内气体近似做等容变化,则有解得,

(3)当U形管内的水银面变为一样高时,则知U形管内的两臂均与大气相通,此前气体做等压变化,根据盖•吕萨克定律得  ,代入得 ,解得,

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