Question

（2009?日照一模） 如圖所示為一簡易火災(zāi)報(bào)警裝置．其原理是：豎直放置的試管中裝有水銀，當(dāng)溫度升高時(shí)，水銀柱上升，使電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警的響聲．27℃時(shí)，空氣柱長度L₁為20cm，水銀上表面與導(dǎo)線下端的距離L₂為10cm，管內(nèi)水銀柱的高度h為8cm，大氣壓強(qiáng)為75cm水銀柱高．
（1）當(dāng)溫度達(dá)到多少攝氏度時(shí)，報(bào)警器會報(bào)警？
（2）若水銀柱上升過程中，被封閉氣體吸收熱量9×10^-2J，對外做功6×10^-2J，求封閉氣體內(nèi)能的變化量．
（3）如果大氣壓增大，則該報(bào)警器的報(bào)警溫度會受到怎樣的變化？

Answer 1

分析：（1）溫度升高，封閉氣體體積增大，水銀柱上升，當(dāng)電路恰好接通時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警；此時(shí)空氣柱長度L₁+L₂，以封閉空氣柱為研究對象，根據(jù)等壓變化規(guī)律求出溫度．
（2）根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可以直接得出封閉氣體內(nèi)能的變化量．
（3）如果大氣壓增大，氣體壓強(qiáng)變大；可以假設(shè)是電路接通時(shí)氣壓突然變大，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，要保持原來的體積，要升高溫度．

解答：解：（1）報(bào)警器報(bào)警，則氣體柱的長度要增大到L₁+L₂
根據(jù)等壓變化

T1

T2

=

V1

V2

代入數(shù)據(jù)得T₂=450K，即t₂=177℃
（2）根據(jù)熱力學(xué)第一定律：△U=W+Q=-6×10^-2+9×10^-2=3×10^-2J，所以內(nèi)能增加3×10^-2J．
（3）如果大氣壓增大，氣體壓強(qiáng)變大；
可以假設(shè)是電路接通時(shí)氣壓突然變大，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，要保持原來的體積，要升高溫度；
答：（1）當(dāng)溫度達(dá)到177℃時(shí)，報(bào)警器會報(bào)警；
（2）內(nèi)能增加3×10^-2J；
（3）如果大氣壓增大，則該報(bào)警器的報(bào)警溫度會升高．

點(diǎn)評：氣體狀態(tài)變化可以應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程求解，本題的關(guān)鍵是找出氣體的變化是等壓變化．