如图所示，U型细玻璃管竖直放置，各部分水银柱的长度分别为L2=25cm、L3=25cm、L4=10cm，A端被封空气柱的长度为L1=60cm，BC在水平面上．整个装置处在恒温环境中，外界气压P0=75cmHg．①将玻璃管

Question

如图所示，U型细玻璃管竖直放置，各部分水银柱的长度分别为L₂=25cm、L₃=25cm、L₄=10cm，A端被封空气柱的长度为L₁=60cm，BC在水平面上．整个装置处在恒温环境中，外界气压P₀=75cmHg．
①将玻璃管绕C点在纸面内沿顺时针方向缓慢旋转90°至CD管水平，求此时被封空气柱的长度；
②将玻璃管绕B点在纸面内沿逆时针方向缓慢旋转90°至AB管水平，求此时被封空气柱的长度．

Answer 1

①由玻意耳定律：p₁V₁=p₂V₂
代入数据：(75-25+10)×60s=(75-25)×l1′s、
解得：l'₁=72cm，l1′<（60+25）cm成立
②由玻意耳定律：p₁V₁=p₃V₃
代入数据：（75-25+10）×60s=（75+25）l₁″s
解得：l''₁=36cm，l₁″<（60-10）cm不成立
所以：设原水平管中有长为xcm的水银进入左管（75-25+10）×60s=（75+25-x）×（60-10-x）s
解得：x=10cm
所以l1′′′=60-10-x=40cm
答：①将玻璃管绕C点在纸面内沿顺时针方向缓慢旋转90°至CD管水平，此时被封空气柱的长度为72cm；
②将玻璃管绕B点在纸面内沿逆时针方向缓慢旋转90°至AB管水平，此时被封空气柱的长度为40cm