Question

【題目】一端封閉的玻璃管開口向上豎直放置，管內高為h的水銀柱下方封閉著一定量的理想氣體，如圖所示。玻璃管總長L=95cm，水銀柱長h=9cm，封閉空氣長度L1=75cm。外界大氣壓強p0=75cmHg，玻璃管導熱良好，周圍氣體溫度始終保持不變。求：

(i)將玻璃管沿順時針方向緩慢轉動到水平方向時空氣長度L2；

(ii)將玻璃管繼續沿順時針方向緩慢轉動到開口向下時空氣長度L3。

Answer 1

【答案】（1）84cm （2）90cm

【解析】（1）由豎直轉到水平時，管內空氣壓強p2=p0=75cmHg，設玻璃管橫截面積為S，

根據玻意耳定律：

可得L2=84cm

（2）玻璃管轉到開口向下時，假設水銀未流出，氣體壓強p3=p0-h，根據玻意耳定律：

可得L3≈95.5cm>L-h

所以此時已經有部分水銀流出玻璃管，根據玻意耳定律：

解得L3=90cm