Question

如圖所示為一簡易火災報警裝置，其原理是：豎直放置的試管中裝有水銀，當溫度升高時，水銀柱上升，使電路導通，蜂鳴器發出報警的響聲．27℃時，被封閉的理想氣體氣柱長L₁為20cm．水銀上表面與導線下端的距離L₂為5cm．
（1）當溫度達到多少℃時，報警器會報警？
（2）如果大氣壓降低，試分析說明該報警器的報警溫度會受到怎樣的影響？

Answer 1

【答案】分析：（1）溫度升高，封閉氣體體積增大，水銀柱上升，當電路恰好接通時，報警器開始報警；此時空氣柱長度L₁+L₂，以封閉空氣柱為研究對象，根據等壓變化規律求出溫度．
（2）如果大氣壓降低，氣體壓強降低；可以假設是電路接通時氣壓突然降低，根據理想氣體狀態方程，要保持原來的體積，要降低溫度．
解答：解：（1）溫度升高時，下端氣體等壓變化：
=
即=
解得T₂=375K，
即為102℃．
（2）由玻馬定律，同樣的溫度下，大氣壓降低則下端氣柱變長，即V₁變大，剛好報警時V₂不變，
由=
可知，T₂變小，即報警溫度降低．
答：（1）當溫度達到102℃時，報警器會報警；
（2）如果大氣壓降低，該報警器的報警溫度會降低．
點評：氣體狀態變化可以應用理想氣體狀態方程求解，本題的關鍵是找出氣體的變化是等壓變化．