Question

【題目】如圖所示，有一個紅酒瓶狀的玻璃容器水平放置，左側“瓶身”的體積為300cm3，右側“瓶頸”是一段內部橫截面積為0.5cm2，有效長度為40cm的玻璃管，管內有一段長度可忽略不計的水銀柱，密閉了一定質量的氣體在容器內．當大氣壓為1.0×105 Pa、密閉氣體溫度為27 ℃時，水銀柱剛好位于玻璃管最左側，現緩慢升高密閉氣體溫度．則當溫度升高到________℃時，水銀柱會掉出容器；在此過程中，密閉氣體從外界吸收的熱量為12J，則在這一過程中密閉氣體的內能變化了________J．

Answer 1

【答案】47；10

【解析】

當水銀柱到達管口時，所測氣溫最高，設為T2，此時氣體體積為V2，
初狀態：T1=（273+27）K=300K；V1=300cm3，
末狀態為：V2=（300+40×0.5）cm3=320cm3
氣體發生等壓變化，由蓋呂薩克定律得：，
代入數據得：T2=320K，t2=T2-273=320-273=47℃；
水銀柱移動過程中，外界對氣體做功：W=-P0SL=-1×105×0.5×10-4×40×10-2J=-2.0J，
又因為：Q=12J
由熱力學第一定律知內能變化為：△U=W+Q，
代入數據得：△U=10J，即內能增加了10J；