Question

托里拆利实验中，为什么玻璃管倾斜时水银柱高度不变

Answer 1

在大气压的测量实验中，运用了平衡法——大气压大小等于水银柱产生的压强。在测量水银柱时，要测量高度即竖直距离，而不是长度。根据压强公式p=ρgh可知，液体压强是和高度有关的,因大气压不变，故水银柱的高度不变，但随着玻璃管的倾斜，水银柱的长度要变大。

托里拆利实验

实验方法

1．一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银，排出空气，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里，待开口端全部浸入水银槽内时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银液面停止下降时，读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差，约为760mm。
2．逐渐倾斜玻璃管，发现管内水银柱的竖直高度不变。
3．继续倾斜玻璃管，当倾斜到一定程度，管内充满水银，说明管内确实没有空气，而管外液面上受到的大气压强，正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱，也就是大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。
4．用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验（或同时做，把它们并列在一起对比），可以发现水银柱的竖直高度不变。说明大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。（控制变量法）
5．将长玻璃管一端用橡皮塞塞紧封闭，往管中注满红色水，用手指堵住另一端，把玻璃管倒插在水中，松开手指。观察现象并提问学生：“如把顶端橡皮塞拔去，在外部大气压强作用下，水柱会不会从管顶喷出？”然后演示验证，从而消除一些片面认识，加深理解。
6．通常人们把高760毫米的汞柱所产生的压强，作为1个标准大气压，符号为1atm（atm为压强的非法定单位），1atm的值约为1.013×10^5Pa
注意事项
(1)托里拆利管中要充满水银，不能留有气泡。
(2)在做实验时要将玻璃管竖直放置。
(3)测量高度时要测水银面到玻璃管中液面的垂直高度。
(4)管内水银柱的高度只随外界大气压强的变化而变化，与管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是压下无关。
实验说明
1.不可以用其他液体代替水银，若用水代替，高度会达到10.336米，在普通实验室中不现实，因而不可行；
2.若操作正确测量值小于真实值，则可能是管内有气体；若测量值大于真实值，则可能是没有把管放竖直，且沿管的方向测量水银柱的高度。

3.实验结果(水银高度)与试管粗细无关。

Answer 2

因为根据压强公式p=ρgh可知,液体压强是和高度有关的,大气压没变,水银压强又和大气压相等,所以玻璃管倾斜时水银柱高度不变.

Answer 3

水银的压强始终与大气压保持平衡，即相等。
水银压强只与水银密度，g，和水银高度有关，与水银体积底面积等都无关。
所以只要气压不变，水银高度就不会变化。