(1)右边水银柱总长度;
(2)当空气柱温度升高到多少时,左边的水银柱恰好全部进入竖直管AB内。
解析:设U形管的截面积为S
(1)右侧CD管中水银柱长为L1=3 cm
水平管中右端水银柱长L2=5 cm
U形管右边水银柱总长是L=8 cm。
(2)水平管封闭气体初始状态
p1=79 cmHg,T1=273 K,V1=9S
水平管封闭气体末状态
p2=81 cmHg,V2=13S
由=,
解得T2=404.3 K
答案:(1)8 cm (2)404.3 K
提能点(一) 气体实验定律的应用 [典例] (2016·全国乙卷)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp=,其中σ=0.070 N/m。现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升。已知大气压强p0=1.0×105 Pa,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度大小g=10 m/s2。
(1)求在水下10 m处气泡内外的压强差;
(2)忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
[解析] (1)当气泡在水下h=10 m处时,设其半径为r1,气泡内外压强差为Δp1,则Δp1=①
代入题给数据得Δp1=28 Pa。②
(2)设气泡在水下10 m处时,气泡内空气的压强为p1,气泡体积为V1;气泡到达水面附近时,气泡内空气的压强为p2,气泡内外压强差为Δp2,其体积为V2,半径为r2。
气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有
p1V1=p2V2③
由力学平衡条件有p1=p0+ρgh+Δp1④
p2=p0+Δp2⑤
气泡体积V1和V2分别为
V1=πr13⑥
V2=πr23⑦
联立③④⑤⑥⑦式得3=⑧
由②式知,Δpi≪p0,i=1,2,故可略去⑧式中的Δpi项。
代入题给数据得=≈1.3。⑨