Question

如圖所示為一均勻薄壁U形管，左管上端封閉，右管開口且足夠長，管的截面積為S，內裝有密度為r 的液體。右管內有一質量為m的活塞擱在固定卡口上，卡口與左管上端等高，活塞與管壁間無摩擦且不漏氣。溫度為T₀時，左、右管內液面等高，兩管內空氣柱長度均為L，壓強均為大氣壓強P₀，重力加速度為g。現使左右兩管溫度同時緩慢升高，在活塞離開卡口上升前，左右兩管液面保持不動。求：

①右管活塞剛離開卡口上升時，右管封閉氣體的壓強P₁；

②溫度升高到T₁為多少時，右管活塞開始離開卡口上升；

③溫度升高到T₂為多少時，兩管液面高度差為 L。

Answer 1

解 ①活塞剛離開卡口時，對活塞mg + P₀S=P₁S得P₁ =P₀ +   (3分) 

②兩側氣體體積不變 右管氣體= 得T₁=T₀(1+ )   (3分)

③左管內氣體，V₂= S  P₂= P₀ + +rgL

應用理想氣體狀態方程= 得T₂ = (P₀ + +rgL)   (3分)