问题
问答题
在如图所示的托里拆利实验中。
(1) 玻璃管的粗细或弯曲程度是否会影响管内外水银面的高度差?为什么?
(2)玻璃管竖直倒插入水银槽中后,松开手指,管内水银面开始下降,当降低到管内外水银面高度差为某一数值(如76 cm)时不再下降,这是为什么?
(3)实验时,如果玻璃管倾斜一些,管内外水银面高度差是否变化?为什么?
(4)若实验时不慎将少量空气混进管里,管内外水银面高度差是否变化?为什么?
(5)为什么用水银而不用水来做实验?
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答案
(1)不会影响,因为管外水银面上的大气压没变。
(2)因为原来管里充满水银,没有空气,倒过来 管内的上方是真空,没有大气压作用在水银面 上,而管外的水银面上要受大气压的作用,作用在管外水银面上的大气压就支持着管里的水银柱,这时管里水银柱的压强等于外界大气压。
(3)高度差不变。玻璃管倾斜时,管内水银柱的长度增加,管外水银面上的大气压没变,大气压支持着管里的水银柱的竖直高度没变,即管内外水银面的高度差不变。
(4)混有少量空气时,高度差变小。因为这时虽然管外水银面上的大气压没变,但管内上方有少量空气产生向下的压强p气,加上管内水银柱产生的压强p水银才等于管外水银面上的大气压p0,即p气+ p水银=P0。
(5)因为水的密度与水银的密度之比为1:13.6,大气压支持水柱的高度为水银柱高度的13.6倍,大约为10 m,这样长的玻璃管在教室中无法进行实验,不符合实际,也不科学。