题目内容
【题目】如图所示,一支粗细均匀、长L=80cm的玻璃管开口向上竖直放置,管中有一段长h=15cm 的水银柱封闭着长L1=5Ocm的空气柱,外界大气压强为P0=75cmHg,保持气体温度不变。
(1)若让玻璃管自由下落,稳定后空气柱的长度为多少;
(2)若将玻璃缓慢转至管口竖直向下,通过计算判断此过程是否有水银溢出?稳定后空气柱长度为多少?(取27)
【答案】(1)60cm(2)70cm
【解析】
(1)初态:压强P1=P0+Ph
体积V1=L1S
自由下落,水银完全失重,气体压强P1′=P0,
体积V1′=L1′S
由波意耳定律:P1V1=P1′V1′
得L1′=60cm
(2)假设旋转后无水银溢出,压强:P2=P0-Ph,气体长度变为L2
由 P1V1=P2L2S
得L2=75cm
L2+h>L,
故假设不成立,有水银溢出设水银溢出后,空气的长度变为x,
压强:P3=P0-(80-x)=x-5
由波意耳定律:P1V1=P3xS
得 x=70cm
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