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1、3-2其他热学实验1.用温度计估测山的高度某同学在夏令营活动中仿制了一个伽利略温度计,将此温度计放在山脚下时,玻璃管中液而在图3-10中A处,液面上方气柱长60厘米,由刻度得,此时温度为27摄氏度,标准水银温度计的示数也为27摄氏度,若将制作的温度计拿到山顶去测最,发现液柱下降到B处,液面上方气柱长61.5厘米,按该同学自制温度计的测算结果,山顶气温较山脚卜為,但山他带去的标准水银温度计观察到此时山顶气温为24摄氏度,比山脚下气温低,请解释此现象并求出此山的高度(设山脚下大气压为一个标准大气压)分析:假定山上山下气压不变,则冇Va/T.fVb/Tb,由观察Vb>Va,所以Tb>1
2、,事实上Tb二24摄氏度<"27摄氏度,IVPa,是由丁-忽视压强降低的原因,由PaVa/TlPM/入得1“734亳米汞柱所以气压降低AP=(760-734)毫米汞柱,因为气压每降低1毫米汞柱,地面高出12米,所以山高h二(760-734)X12米=312米。由上述知识可知,川一只煤汕炉、一只盛水锅和一支耕确度好的温度计,登山运动员就可估算出山的高度,因为水的沸点随压强的降低而降低,而气压随高度的増加而降低,根据每升高100米,水的沸点约下降0.3°C去推算,如在某高山水的沸点为97。C,则山高300米。2.宇航员实验宇航员观察槽式水银气压计示数的变化一登月密封仓起飞前仓内气体压强
3、为一个标准大气压PfH厘米汞柱,温度为27°C,以a二g的加速度竖直起飞后,仓内水银气压计的示数为Pz=0.6H厘米汞柱,图3-11所示,则仓内的实际压强和温度各多少?分析:起飞前系统平衡,水银气压计示数I[即仓内实际气压,起飞后气压计示数为h=0.611图3-11(乙)所示,这是不是说明仓内气压降低了呢?请看图3-11(丙)对水银气压计h的高,由牛顿第二定律:P'S-mg-mg即P'S=2mgP,=2Pgh=l.2H=1.2个标准大气压,显然仓内气压增大。仓内气体因体积V不变,根据査理定律:P°/TfP'/T'即H/300二1.2H/T'得T'二360KAt=(360-273)°
4、087°C可见登月密封仓内应带致冷设备。1.玻意耳一马略特定律应用1.设计简易气体转速计。图3-12所示CD是一根乖直于转轴AB的有刻度的细玻璃管,管内用已知质量m的水银封着一定质量的气体,当玻璃管随轴-•起转动时管中的水银随转速不同而移动,易知i—其中仇为大气压,L、h、L可直接从育上读出,截而积S可参照注射器截而积求法。(2)气压式保温瓶。如图3-13,若气压式保温瓶内水面与出水口的距离为h时,密封空气体积为V,设水的密度为P,大气压为P。,欲使水从出水口流出,瓶内空气压缩量(即气体体积减少)至少应为PghV/(Po+Pgh)(设瓶内弯曲细管容积不计,压水前管内无水,温度不变,
5、由PoV=(Po+Pgh)(V-AV)解。(3)圧缩式喷雾器如图3-14所示压缩式喷雾器的贮液箱,A的总容积帀7.5升,装入药液后,液面上方空气体积V=l.5升,若打气简每次打进压强P产1个大气压、体积V尸250(厘为)'的空气,贝ij:①为了使药液上方的气压达到4个大气压应打气儿次?②若这时打开阀门K喷药,最后箱中剩下药液多少?③为了使药液全部喷出应打多少次气?分析:①不难证明Po(n1V0)+PoV=PV,n)=18次②PV=POVZ,V'=6000厘米AV=VA-Vr=1500(厘米丁③P。・(nM)+P°V=PM,专24次(从开始算起)(4)充气与放气,抽气与打气都属于运
6、用玻意耳一马略特定律的实际问题,看起來质量都变了,但对于打其中仇为大气压,L、h、L可直接从育上读出,截而积S可参照注射器截而积求法。(2)气压式保温瓶。如图3-13,若气压式保温瓶内水面与出水口的距离为h时,密封空气体积为V,设水的密度为P,大气压为P。,欲使水从出水口流出,瓶内空气压缩量(即气体体积减少)至少应为PghV/(Po+Pgh)(设瓶内弯曲细管容积不计,压水前管内无水,温度不变,由PoV=(Po+Pgh)(V-AV)解。(3)圧缩式喷雾器如图3-14所示压缩式喷雾器的贮液箱,A的总容积帀7.5升,装入药液后,液面上方空气体积V=l.5升,若打气简每次打进压强P产1个大
7、气压、体积V尸250(厘为)'的空气,贝ij:①为了使药液上方的气压达到4个大气压应打气儿次?②若这时打开阀门K喷药,最后箱中剩下药液多少?③为了使药液全部喷出应打多少次气?分析:①不难证明Po(n1V0)+PoV=PV,n)=18次②PV=POVZ,V'=6000厘米AV=VA-Vr=1500(厘米丁③P。・(nM)+P°V=PM,专24次(从开始算起)(4)充气与放气,抽气与打气都属于运用玻意耳一马略特定律的实际问题,看起來质量都变了,但对于打气抽气、放气、充气