Question

如圖2-2-1所示，A、B是兩個管狀容器，除了管較粗的部分高低不同之外其他一切全同.將此兩容器抽成真空，再同時分別插入兩個水銀池中，當水銀柱停止運動時（如圖），問兩管中水銀的溫度是否相同？為什么？（設水銀與外界沒有熱交換.）

圖2-2-1

Answer 1

解析：把兩真空管A、B開口插入水銀池中，在大氣壓力的作用下，水銀將沖入管中，通過水銀自身之間、水銀與管之間的摩擦，最后水銀停止運動，在這個過程中水銀的溫度升高了.不過要直接從這個動態過程中判斷出哪一個管中水銀的溫度高是困難的，可以換一個角度，以池中和管中的全部水銀為研究對象，利用能量轉化和守恒規律去判斷.在水銀進入管中的過程中，大氣壓力對水銀做功，把大氣的能量轉化為水銀的內能和重力勢能，在一定的大氣壓下，靜止時，A、B管中水銀柱的高度是相同的，也即進入管中的水銀體積相同，所以大氣壓力做功相同.但兩裝置中水銀重力勢能的增量不同，所以兩者內能的改變也不同，由圖可知A管水銀的重力勢能較小，所以A管中水銀的內能增量較多，其溫度應略高些.

答案：A管內水銀溫度較高.