Question

4．如图甲所示，足够长的玻璃管竖直放置，AB段和CD段分别是两段长25cm的水银柱．BC段是长10cm的理想气体，D到玻璃管底端为长12cm的理想气体．已知大气压强是75cmHg．玻璃管的导热性能良好，环境的温度不变．将玻璃管旋转180°倒置，经过足够长时间，水银未从玻璃管中流出，求A处的水银面沿玻璃管移动的距离．

Answer 1

分析 气体发生等温变化，求出两部分气体的状态参量，然后应用玻意耳定律求出气体的体积，再求出水银面移动的距离．

解答 解：BC间气体的状态参量，初状态：V₁=10S，p₁=75+25=100cmHg，末状态：p₂=75-25=50cmHg，
管底部气体状态参量：初状态：V₃=12S，p₃=75+25+25=125cmHg，末状态：p₄=75-25-25=25cmHg，
气体发生等温变化，由玻意耳定律得：p₁V₁=p₂V₂，即：100×10S=50×L₂S，解得：L₂=20cm，
p₃V₃=p₄V₄，即：125×12S=25×L₄S，解得：L₄=60cm，
水银面移动的距离：h=L₂+L₄-L₁-L₃=20+60-10-12=58cm；
答：A处的水银面沿玻璃管移动的距离为58cm．

点评 本题考查了求水银面移动的距离，分析清楚气体状态变化过程是解题的前提与关键，求出气体状态参量、应用玻意耳定律可以解题．