某同学制作了一个结构如图A.所示的温度计。一端封闭的轻质细管可绕封闭端O自由转动,管长0.5m。将一量程足够大的力传感器调零,细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上,使细管保持水平、细线沿竖直方向。在气体温度为270K时,用一段水银将长度为0.3m的气柱封闭在管内。实验时改变气体温度,测得封闭气柱长度l和力传感器读数F之间的关系如图B.所示(实验中大气压强不变)。
33.管内水银柱长度为 m,为保证水银不溢出,该温度计能测得的最高温度为 K。
34.若气柱初始长度大于0.3m,该温度计能测量的最高温度将 (选填:“增大”,“不变”或“减小”)。
35.若实验中大气压强略有升高,则用该温度计测出的温度将 (选填:“偏高”,“不变”或“偏低”)。
36.如图所示,竖直放置的绝热圆柱形容器内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,已知容器横截面积S,活塞重为,与容器底部相距h,大气压强为
,现通过电热丝缓慢加热气体,当气体的温度为
时活塞上升了
,此时停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的重为
时,活塞恰好回到原来位置,不计摩擦,求此时气体的温度。
35.选考题一
如图所示,开口向上竖直放置的内壁光滑气缸,其侧壁是绝热的,底部导热,内有两个质量均 为m的密闭活塞,活塞A导热,活塞B绝热,将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分.初状态整个装置静止不动且处于平衡状态,Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l0,温度为T0.设外界大气压强为P0保持不变,活塞横截面积为S,且mg=P0S,环境温度保持不变.
求:在活塞A上逐渐添加铁砂,当铁砂质量等于2m时,两活塞在某位置重新处于平衡,活塞B下降的高度.
13.如图,两端封闭的玻璃直管下方用一小段水银柱封闭了一定质量的理想气体,上方为真空。现在管的下方加热被封闭的气体,下图中不可能发生的变化过程是
0.1;360
设管内水银柱长度为l,管子长度为L,水银柱的重力为G.
由图知:气柱长度为 l1=0.31m时,力传感器读数 F1=0.36N;气柱长度为 l2=0.35m时,力传感器读数 F2=0.40N
以O点为支点,根据力矩平衡得:
G(l1+)=F1L
G(l2+)=F2L
两式相除得:=
代入解得 l=0.1m
所以水银不溢出时,气柱最大长度为 Lm=L﹣l=0.5m﹣0.1m=0.4m
设该温度计能测得的最高温度为Tm.根据盖•吕萨克定律得:
=
可得 Tm==
K=360K
由图读出l=0.31m和0.35m时F对应的值.以O点为支点,对两种情况,分别根据力矩平衡条件列式,可求得水银柱长度.当水银柱移动管口时温度计测得的温度最高.由于气体发生等压变化,根据盖•吕萨克定律求温度计能测得的最高温度.
求封闭气体的压强要注意以及力矩平衡方程列式求解
减小
若气柱初始长度大于0.3m,由Tm=知,Lm和T1均不变,当L1增大时,可得Tm减小.即温度计能测量的最高温度将减小.
根据盖•吕萨克定律分析温度计能测量的最高温度如何变化.
理想气体状态方程的运用
偏低
若实验中大气压强略有升高,封闭气体的压强略增大,由气态方程=c,当气体温度升高气柱向右移动的距离将小于大气压不变时移动的距离,可知,测得的温度将偏低.
根据大气压强的变化,分析气柱移动距离的变化,判断测出的温度如何变化.
理想气体状态方程的运用