Question

一個右端開口左端封閉的U形玻璃管中裝有水銀，左側封有一定質量的空氣，如圖所示，已知，空氣柱長是40cm，兩側水銀面高度差56cm，若左側距管頂66cm處的k點處突然斷開，斷開處上方水銀能否流出？這時左側上方封閉氣柱將變為多高？（設大氣壓強為1.013×10⁵Pa）

Answer 1

分析：斷開處的液體壓強與大氣壓強相比較，若大于大氣壓強則會流出，否則不會流出；

解答：解：設h=56cm，則封閉氣體壓強為：
P_x=P₀-ρgh
k點處突然斷開，斷開處外界壓強等于大氣壓，管內液體的壓強小于大氣壓，故液體不會流出，
設k點處突然斷開后，左側上方封閉氣柱為l，則對于封閉氣體由玻意耳定律得：
（76-56）
ρgl₁S=（76-26）ρglS
解得：l=0.4l₁=16cm
答：斷開處上方水銀不能流出，這時左側上方封閉氣柱將變為16cm

點評：此題要分析出k點處突然斷開，斷開處壓強等于大氣壓強，對于封閉氣體按等溫變化處理，此外知道水銀柱產生的壓強P=ρgh計算，1.013×10⁵P_a約等于76cm水銀柱產生的壓強