Question

如何解释转到开口向下时，管顶部会有真空？

⑵（9分）如图，一上端开口，下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1=66cm的水银柱，中间封有长l2=6.6cm的空气柱，上部有长l3=44cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为p0=76cmHg。如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。

如何解释转到开口向下时，管顶部会有真空？

Answer 1

开口向上时，空气柱所受压强为：P0+44=120cm水银柱。
由于一个大气压只能支持76cm水银柱，当玻璃管开口向下时，管内的水银柱只能有76cm长，这时空气产生的重力压强可以忽略不计。那么管口下部水银柱长度只有76-66=10cm。
这时空气柱所受压力为76-10=66cm水银柱。
气体按照理想气体，就有压强与体积成反比，由于玻璃管径没有变化，体积比就等于长度比。
P1/P2=V2/V1=L2/L1 L2=P1*L1/P2=120*6.6/66=12cm
就是说，当管口向下时，空气柱长度为12cm，再加上水银柱长度76cm，共88cm。由于管长度为66+6.6+44=116.6cm，所以管上部有真空。