如图所示,容积为100cm3的球形容器,与一根均匀刻有从0到100刻度粗细均匀的竖直长管相连,两个相邻刻度之间的管道的容积等于0.25cm3.有一滴水银(体积可忽略)将球内一定质量的气体同外面的大气隔开.当温度为20°C时,该滴水银位于刻度为40的位置.如果用这种装置来测量温度(不计容器及管子的热膨胀),试问:
(1)在此温度计刻度内能测量的温度范围有多大?
(2)若将0到100的刻度替换成相应的温度刻度,则相邻刻度线所表示的温度之差是否相等?请分析说明.
(3)如果外界大气压强为76cmHg,环境温度保持为30°C,能往管中最多可注入多少水银而下部水银恰好不进入球形容器?

(1)由等压变化,
=V1 T1 V2 T2
T1=
=V1T2 V2
K=266.4 K100×293 100+40×0.25
=V1 T1 V3 T3
T3=
=V3T1 V1
K=333 K (100+100×0.25)×266.4 100
温度测量的范围 266.4K~333K
(2)相等.因为是等压变化,温度变化与体积变化比值恒定(或温度数值与0到100的刻度数值成线性关系.)
(3)环境温度为30°C时
=V1 T1
,V4 T4
=100 266.4
,V4 303
解出 V4=113.7cm3
p4V4=p5V1
76×113.7=(76+h)×100
解出h=10.4cm
最多可注入的水银为V=hs=10.4×0.25cm3=2.6cm3.
答:(1)在此温度计刻度内能测量的温度范围是266.4K~333K
(2)若将0到100的刻度替换成相应的温度刻度,则相邻刻度线所表示的温度之差是相等.因为是等压变化,温度变化与体积变化比值恒定.
(3)如果外界大气压强为76cmHg,环境温度保持为30°C,能往管中最多可注入2.6cm3水银而下部水银恰好不进入球形容器.