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如图(a)所示,长为52cm粗细均匀的细玻璃管的一端开口另一端封闭,在与水平方向...

如图(a)所示,长为52cm粗细均匀的细玻璃管的一端开口另一端封闭,在与水平方向成30°角放置时,一段长为h=20cm的水银柱封闭着一定质量的理想气体,管内气柱长度为L1=30cm,大气压强p=76cmHg,室温t1=27℃.现将玻璃管沿逆时针方向缓慢转过60°,使它下端浸入冰水混合物中,足够长的时间后对冰水混合物进行加热.
(1)求管内气柱长度的最小值;
(2)为了保证水银不会从管内溢出,求水温升高的最大值;
(3)如果水温升高到最大值后继续加热,管内气柱长度的变化与水温变化是否满足线性关系?为什么?

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(1)根据气体状态方程=C,可知,封闭气体的压强增大,当温度最低时,管内气柱长度最小,即温度为0℃时,气柱长最短,由气态方程求解最小长度. (2)为了保证水银不会从管内溢出,管竖直且水银上表面与管口平齐时,气体温度最高,由气态方程求解最高温度值. (3)水温升高到最大值后继续加热,将有水银溢出,封闭气体的压强减小,管内气柱长度的变化与水温变化不满足线性关系. 【解析】 (1)温度为0℃时,气柱长最短,由=, 代入解得L2=24.46cm   (2)管竖直且水银上表面与管口平齐时,气体温度最高,则有= 其中L3=52-20=32(cm) 代入解得  t3=84.21℃. (3)如果水温升高到最大值后继续加热,将有水银溢出,封闭气体的压强不断减小,管内气柱长度的变化与水温变化不满足线性关系,因为不是等压变化. 答:(1)管内气柱长度的最小值是24.46cm; (2)为了保证水银不会从管内溢出,水温升高的最大值是84.21℃; (3)管内气柱长度的变化与水温变化不满足线性关系,因为不是等压变化.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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