Question

高一物理气体压强和体积问题

在一端开口，另一端封闭的U形管中，用水银柱封闭一段空气柱，当大气压强P0=75cmHg时，两侧水银面在同一高度，两侧空气柱的长度均为L=10cm,若在开口端塞入活塞并往下压使两侧水银面高度差变为5cm，求活塞下压的距离（温度不变）

要过程 谢谢

Answer 1

没有活塞时,水银柱两侧的空气压强都为大气压,也就是75cmHg.
加上活塞后,水银柱高差为5厘米,也就是封闭侧上升2.5厘米,活塞侧下降2.5厘米.
仍然需要用压力平衡的概念来做.
首先需要算出封闭侧的压强,分成两部分:
一个是由于水银液位差产生的压强,这个就是5cmHg
另一个是由于封闭侧也为上升2.5厘米,压强增大的量.
这个,设截面为S:P1V1=P2V2
其中P1=大气压75cmHg,V1=10S,V2=7.5S
则P2=75*10/7.5=100cmHg
这样封闭侧比活塞侧水银面处压强大100+5=105cmHg
这个就是活塞下压后活塞下面空气的压强
继续使用P3V3=P4V4
其中P3=大气压75cmHg,V3=10S,P4=105cmHg
则V4=75*10/105=7Scm
也就是活塞下压到7cm时,产生的气压可以将水银柱压出5cm的高差.

因此答案就是活塞需下压10-7=3厘米的距离.
呵呵,解释得比较啰嗦,但希望你能明白了.