问题
问答题
如图所示，一根横截面积是S=1cm2的直管，两端开口，竖直插入水银槽中．有两个质量都是m=20g的活塞A、B，在管中封闭两段长都是L0=10cm的理想气体．开始时A、B都处于静止状态．不计管壁对A、B的摩擦．现在用力F竖直向上缓慢拉动活塞A，当F=4.2N时，A、B再次静止．设整个过程中环境温度不变，g=10m/s，外界大气压p0=1.0×105Pa，合73.5cmHg，水银密度ρ=13.6×103kg/m3，求在此过程中：
（1）有多高的水银柱进入管内；
（2）活塞A上升的距离．
答案
（1）对上部气体进行状态分析有：
初状态：P1=P0+
=1.02×105Pa V1=L0Smg s
末状态：P1′=P0+
-mg S
=0.60×105Pa V1′=L1′SF S
解得：L1′=
=17.0cmP1L0 P1′
对下部气体进行状态分析有：
P2=P0+
=1.04×105Pa V2=L0S2mg S
P2′=P1′+
=0.62×105Pa V2′=L2′Smg S
解得：L2′=
=16.8cmP2L0 P2′
初状态时管中排开的水银柱高为h1，则有：
h1=
=3.0cmp2-P0 ρg
末状态时进入管中的水银的高为h2．则有：
h2=
=27.9cmp0-P2′ ρg
则进入管中的水银柱的高度△h=h1+h2=30.9cm
（2）活塞A上升的高度为：
△L=L1′+L2′+△h-2L0=44.7cm
答：（1）有30.9cm高的水银柱进入管内；
（2）活塞A上升的距离为44.7cm．