如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l1=20cm（可视为理想气体），两管中水银面等高．现将右端与一低压舱（未画出）接通，

Question

如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l₁=20cm（可视为理想气体），两管中水银面等高．现将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h=10cm．（环境温度不变，大气压强p₀=75cmHg）
①求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg”作单位）．
②此过程左管内的气体对外界______（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体将______（填“吸热”或“放热”）．

Answer 1

①设U型管的横截面积为S，则左端被封闭的气体初状态：P₁=P₀，V₁=l₁S
末状态为：P₂，V₂=（l₁+(10)/(2)）S
有理想气体的等温变化得：P₁V₁=P₂V₂
代入数据得：P₂=60cmHg
则低压仓的压强p=P₂-h=60-10=50cmHg
②此过程中左管内的气体体积增大，对外做正功，温度又不变，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸热．
故答案为：①稳定后低压舱内的压强为50cmHg；②做正功；吸热．