两端开口的U形管内径均匀,现在向两侧注入水银,将一定质量的理想气体封闭在管中的水平部分,气体及水银柱长度如图所示(单位均为cm),大气压强为76cmHg,此时气柱温度为15℃.当气柱
问题描述:
两端开口的U形管内径均匀,现在向两侧注入水银,将一定质量的理想气体封闭在管中的水平部分,气体及水银柱长度如图所示(单位均为cm),大气压强为76cmHg,此时气柱温度为15℃.当气柱温度缓慢地升至327℃时,左、右两管水银上端面高度差为(设左、右两管足够长,水银不会溢出)( )
A. 零
B. 2cm
C. 6cm
D. 10cm
答
设当气柱温度缓慢地升至t℃时,左侧水银恰好全部进入竖直管中.
对于封闭气体,p1=(76+20)cmHg=96cmHg,L1=10cm,T1=15+273=288K
p2=(76+20+4)cmHg=100cmHg,L2=18cm,T2=t+273K
根据气态方程
=
p1L1S T1
p2L2S T2
解得,T2=540K,t=267℃<327℃,继续升温,封闭气体将发生等压变化,设气柱温度缓慢地升至327℃时,气柱的长度为L3,T3=327+273=600K
则
=T2 T3
L2 L3
解得,L3=20cm
所以左、右两管水银上端面高度差为h=20cm-10cm-2×4cm=2cm
故选B