足够长的玻璃管水平放置，用长19cm的水银封闭一段长为25…——2022 高考物理第 15 题答案解析

【答案】①放热；② 20cm；③ 24cm

【解析】

【详解】①②以封闭气体为研究对象，气体做等温变化，设玻璃管横截面积为S，玻璃管水平时

$$ p _ { \mathrm { 1 } } = 7 6 \mathrm { c m H g } $$

$$ V _ { \mathrm { 1 } } = 2 5 S $$

玻璃管竖起来后

$$ p _ { 2 } = 1 9 \mathrm { c m H g } + 7 6 \mathrm { c m H g } = 9 5 \mathrm { c m H g } $$

$$ V _ { 2 } = L S $$

根据

$$ p _ { 1 } V _ { 1 } = p _ { 2 } V _ { 2 } $$

解得

$$ L = 2 0 \mathrm { c m } $$

气体体积减小，外界对气体做功，但其温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外放热；③空气柱长度为20cm；由等压变化得

$$ { \frac { V _ { 2 } } { T _ { 1 } } } = { \frac { V _ { 3 } } { T _ { 2 } } } $$

其中

$$ T _ { 1 } = 3 0 0 \mathrm { K } $$

$$ V _ { 2 } = 2 0 S $$

$$ V _ { 3 } = L \dot { S } $$

解得

$$ L ^ { ' } = 2 4 \mathrm { c m } $$