Question

4．如圖甲所示，足夠長的玻璃管豎直放置，AB段和CD段分別是兩段長25cm的水銀柱．BC段是長10cm的理想氣體，D到玻璃管底端為長12cm的理想氣體．已知大氣壓強是75cmHg．玻璃管的導熱性能良好，環境的溫度不變．將玻璃管旋轉180°倒置，經過足夠長時間，水銀未從玻璃管中流出，求A處的水銀面沿玻璃管移動的距離．

Answer 1

分析 氣體發生等溫變化，求出兩部分氣體的狀態參量，然后應用玻意耳定律求出氣體的體積，再求出水銀面移動的距離．

解答 解：BC間氣體的狀態參量，初狀態：V₁=10S，p₁=75+25=100cmHg，末狀態：p₂=75-25=50cmHg，
管底部氣體狀態參量：初狀態：V₃=12S，p₃=75+25+25=125cmHg，末狀態：p₄=75-25-25=25cmHg，
氣體發生等溫變化，由玻意耳定律得：p₁V₁=p₂V₂，即：100×10S=50×L₂S，解得：L₂=20cm，
p₃V₃=p₄V₄，即：125×12S=25×L₄S，解得：L₄=60cm，
水銀面移動的距離：h=L₂+L₄-L₁-L₃=20+60-10-12=58cm；
答：A處的水銀面沿玻璃管移動的距離為58cm．

點評 本題考查了求水銀面移動的距離，分析清楚氣體狀態變化過程是解題的前提與關鍵，求出氣體狀態參量、應用玻意耳定律可以解題．