EJU 2008 年第 2 回 物理 第 9 题

考点
理想气体状态方程
领域
热学
难度
中等
标准答案
③

解析摘要

标准解析

先定压强,再定长度曲率

设外界气压为 p0p_0、液体密度为ρ。管内液面比外界高ℓ,在外液面所在高度比较压强,得到

p+ρgℓ=p0,p=p0−ρgℓ.p+\rho g\ell=p_0,\qquad p=p_0-\rho g\ell.

气柱截面积恒定,体积正比于y。按通常缓慢操作并与环境保持热平衡的气体模型,温度不变,波义耳定律给出 py=p0Lpy=p_0L,故

y=p0Lp0−ρgℓ.y=\frac{p_0L}{p_0-\rho g\ell}.

当ℓ=0时y=L;ℓ增大时分母减小,y增加,而且每增加相同的ℓ,后续增加的y更大,所以是向上弯且越来越陡的曲线。

原题并未明写恒温,恒温是这里采用的常规过程模型,不应加入题干译文。判断首先依赖的物理事实是气压随液面高差下降,不能把液面升高误解为气体受压缩。

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