Question

如图所示，在左端封闭右端开口的、粗细均匀的U形管中， 有一段空气柱将水银分为A、B两部分，A位于封闭端的顶部。已知在温度t＝87℃时，空气柱的长度L＝12.5cm，水银柱A的长度h₁＝25cm，B部分的两液面的高度差h₂＝45cm，外界大气压强P₀＝75cmHg。试求：

（1）当空气柱的温度为多少摄氏度时，A部分的水银柱恰好对U形管的顶部没有压力.

（2）保持空气柱在（1）情况下的温度不变，在右管中注入多少厘米长的水银柱，可以使U形管内B部分的水银面相平.

Answer 1

（1） 以封闭在左管中的气体为研究对象，

初状态：T＝360K， p₁＝（75－45）cmHg＝30cmHg，V₁＝12.5Scm³         （1分）

在水银柱A对U形管的顶部没有压力时：T′＝273＋t′，p₂＝25cmHg         （1分）

 h₂’＝（75－25）cm＝50cm

      V₂＝10Scm³            （1分）

 ，  

                                               （2分）

（2） 状态3：T₃＝T′， p₃＝p₀＝75cmHg，V₃＝L’’Scm³            （1分）

p₂V₂＝p₃V₃                       （2分）

注入的水银柱长度为:  （2分）