Question

19．阅读探究：
世界上第一个测出大气压值的物理学家是意大利的托里拆利，他取一根长约为1米，一端封闭，一段开口的细长玻璃管．然后它将玻璃罐中注满水银，再将玻璃管倒插在水银槽中，这时会发现管中水银没有全部到入水银槽中．他就得出：管中水银产生的压强就等于外面的大气压强．这就是著名的托里拆利实验．
（1）在此实验中，若将玻璃管稍作倾斜，则管中水银柱的高度将如何变化？
（2）在实验中为什么要在玻璃管中住满水银？若有空气混在里面对实验结果有什么影响？
（3）若管内外的水银面的高度差为76cm，则此时的大气压的值为多少帕？

Answer 1

分析 （1）（2）在托里拆利实验中，管的粗细、是否倾斜、槽中水银面的高低等都不会影响测量的结果，而混入空气也只会使测量结果偏小．
（3）托里拆利实验能测出大气压的值，是利用管内水银柱产生的压强等于大气压强，即p_大气=p_水银=ρ_水银gh．

解答 解：（1）将将玻璃管稍作倾斜，因为大气压值不变，故不管水银柱高度一时怎么改变，最终还是会回来原来的高度，即大气压能支持的水银柱高度是不变的．
（2）满水银后，为了保证管内是真空．管内如果混入了空气，空气会产生一定的压强，从而抵消掉一部分外界大气压，最终测量结果会偏小．
（3）若管内外的水银面的高度差为76cm，此时的大气压的值p_大气=p_水银=ρ_水银gh=13.6×10³kg/m³×9.8N/kg×0.76m=1.01×10⁵Pa．
答：（1）在此实验中，若将玻璃管稍作倾斜，则管中水银柱的高度不变；
（2）在实验中在玻璃管中住满水银为了保证管内是真空．管内如果混入了空气，最终测量结果会偏小．
（3）若管内外的水银面的高度差为76cm，则此时的大气压的值为1.01×10⁵Pa．

点评 托里拆利实验中会产生诸多变化的情况，诸如：管的粗细、位置深浅、是否倾斜、槽中水银面高低、是否混入气泡等，哪些影响测量结果，哪些不影响测量结果我们应该准确把握．