题目

如图甲所示，粗细均匀的足够长玻璃管的一端开口，另一端封闭，管的横截面积 ， 沿水平方向放置时，一段长的水银柱封闭着一定质量的理想气体，管内气柱长度 ， 大气压强恒为 ， 室内热力学温度恒为。现将玻璃管沿逆时针方向缓慢转过90°。取。 （1） 求稳定后管内气柱的长度； （2） 使玻璃管的封闭端浸入冰水混合物中，管内气体的温度缓慢降低，求管内气体的温度降低的过程中，水银柱对管内气体做的功。 答案： 解：设稳定后管内气柱的长度为L2，对管内封闭气体初态时p1=p0=76cmHgV1=L1ST1=300K末态时p2=(76+38)cmHg=114cmHgV2=L2S根据玻意耳定律有p1V1=p2V2解得L2=20cm 解：设稳定后管内气柱的长度为L3V3=L3ST3=273K气体发生等压变化，有V2T2=V3T3可得L3=18.2cm水银柱对管内气体做的功W=p2(L2−L3)S解得W=2.7J

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