Question

如圖所示裝置，密閉容器Q和U型玻璃管a，豎直長玻璃管b通過橡皮管連接，玻璃管內裝有水，將容器內的空氣和外界隔離開．某同學利用此裝置和溫度計測量高山頂處的大氣壓強．實驗步驟如下：
（a） 在山底處，調節豎直管b的高低位置，使得a、b管內水面相平，并在a的管上作出水面的標記A；
（b） 記錄山底處的大氣壓強P₀×10⁵Pa，并測量出山底處的溫度T₀； （c） 將裝置移到山頂處，調節豎直管b的高低位置，使得a管中的水面再次與標記A相平，測量b管的水面高出標記A處水面的高度h；
（d） 認為高山頂處的大氣壓P=P₀-ρgh，其中g為重力加速度的值ρ為水的密度．試說明上述測量步聚中漏掉或有錯誤的步聚，并加改正．

Answer 1

分析：由題知，容器內封閉氣體體積不變，發生了等容變化，該實驗的原理是測量出山腳下和山頂處各氣體物理參數，根據查理定律列式求解．

解答：解：本實驗是利用查理定律測量高山頂處的大氣壓強，應增加步聚，測量山頂處的溫度T₁．
山腳下，山腳下的大氣壓強p₀，所以容器內空氣的壓強P₁=p₀ ．
山頂處，測量b管的水面高出標記A處水面的高度h，所以此時容器內空氣的壓強P₂=p+ρgh．
根據查理定律得：
 

p1

p2

=

T1

T2

代入得：

p0

p+ρgh

=

T0

T1

解得，山頂處的大氣壓強p=

T1

T0

p0-ρgh
答：應增加步聚，測量山頂處的溫度T₁．山頂處的大氣壓強為

T1

T0

p0-ρgh．

點評：本題關鍵是找出初狀態和末狀態氣體的壓強，然后氣體方程列式求解，難度不大．