1. 實驗步驟
,將水銀充滿管子,排出空氣,并用另一根手指牢牢堵住玻璃管的開口。
打開玻璃管的末端,小心地將其倒置插入裝有汞的罐中。 當所有開口端都浸入水銀罐中時松開手指。
垂直固定管子。 當管內水銀液面停止下降時,讀取水銀液柱與水箱內水平液面的垂直距離。
直線高差約為760mm。
,發現管內汞柱的垂直高度保持不變。
,當傾斜到一定程度時,管內充滿了水銀,說明管內確實沒有空氣,管外也沒有空氣。
液面遇到的大氣壓是支撐管內760mm高***柱的大氣壓,即大氣壓和760mm
高的***柱產生相同的壓力。
(或者同時進行,將它們并置
(對比),可以發現水銀柱的垂直高度保持不變。 由此可見,大氣壓強與玻璃管的厚度和長度無關。 (控制
控制變量法)
、將管子注滿紅水,用手指堵住另一端,轉動玻璃管
將其倒置放入水中,松開手指,觀察現象,并詢問學生:“如果將頂部的橡皮塞去掉,外面的大氣壓會降低。”
如果使用的話,水柱會從管子頂部噴出來嗎?”然后進行演示驗證,從而消除一些片面認知,加深理解。
***柱產生的壓力視為1個標準大氣壓,符號為1atm(atm
是非法定壓力單位),×10^5Pa
2. 實驗說明
水銀不能用其他液體代替。 如果換成水,在普通實驗室中是不實用的,所以不可行。 詳細流程:
已知ρ汞=/m∧3;
∵水柱產生的壓力等于汞柱產生的壓力,即p水=p汞,ρ水gh水=ρ汞gh汞
∴h 水 = ρ 汞/ρ 水 × h 汞
=/立方米//m^3;×
如果正確操作后測量值小于真實值,則可能是管內有氣體; 如果測量值大于真實值,則可能是管子沒有垂直放置,而是沿著管子的方向測量了水銀柱的高度。
實驗結果(水銀高度)與試管的厚度無關。
3. 實驗筆記
1、托里拆利實驗時,如果管內有少量空氣,水銀柱的高度就會發生變化,實驗結果就會偏小。
2、當玻璃管傾斜時,液柱變長,但垂直高度不變,對實驗結果沒有影響。
3、玻璃管向上提起或向下壓時,液柱保持不變,對實驗結果沒有影響。
4、汞罐中汞的含量對實驗結果沒有影響。
5、玻璃管的厚度對實驗結果沒有影響。
6、如果玻璃管頂部不小心破裂,會發生什么情況? 會像噴泉一樣噴涌而出嗎?
答:全部水銀返回水銀罐,直至與液面齊平(形成連接裝置,前提是水銀罐足夠高,否則罐內的水會
銀子會溢出)
7、玻璃管側面不小心破裂會怎樣?
答:小孔上方的水銀柱向上移動并置于頂部,小孔下方的水銀柱全部返回水銀罐,直至與液面平齊。
擴大
著名的托里切利實驗首次正確測量了大氣壓的值。 實驗的過程是:首先測量一根長約1m的棒。
將玻璃管充滿水銀,然后倒置插入水銀罐中。 汞含量將下降至76厘米(假設當時的大氣壓為76厘米)
柱)將不再掉落。 此時管內水銀表面上方存在真空。 如下所示,
PA=大氣壓PB=P***柱=?***gh***
AB
因為PA=PB,P大氣壓=P***柱=?***gh***,通過這個公式,可以根據汞柱的高度來確定。
計算大氣壓的值。如果在某個峰上進行托里拆利實驗,水銀柱會下降,表明峰上的氣壓
低于地面氣壓。
由于液體壓力僅與液體密度和液柱高度有關,且P大氣壓保持不變,可得出以下結論:
爭論:
a 將玻璃管加厚(或減薄),管內外水銀面高度差保持不變;
b 將玻璃管向上提起(管口仍在水銀面下方)托里拆利實驗,使管內外高度差保持不變;
C。 將玻璃管向下壓(管內液面上方仍存在真空),管內外水銀表面高度差保持不變;
d. 傾斜玻璃管(管內液面上方仍存在真空)。 管內外水銀表面的高度差保持不變,但管內水銀柱的高度差保持不變。
長度變長。
延伸一:如果托里切利的實驗裝置改裝成水銀氣壓計,并在玻璃管壁上標出刻度,那么它就起到了水銀氣壓計的作用。
傾斜時,讀數會更大,因為水銀柱的長度變長。
延伸2:若管頂距汞浴液面小于76cm,則管頂遇到的壓力為P=P大氣壓-P***柱。
如果此時管子頂部破裂,根據連接器的原理,管內的水銀不會噴出,而是落到管外的水中。
銀的表面是平坦的。
啟示3:如果在實驗過程中不小心混入了少量空氣,那么
P***柱+P空氣柱=P大氣壓,即P***柱
由于封閉氣體的壓力與氣體的體積成反比,因此可以得出以下結論:
A。 將玻璃管向上提起(管口仍在水銀面下方),管內外水銀面的高度差會變大;
將玻璃管向下壓,管內外水銀面的高度差會變小;
當玻璃管傾斜時,管內的汞柱變長,空氣柱壓力增大,因此管內外汞表面的高度差會變小。 含義4:如果將水銀換成水,做托里拆利實驗托里拆利實驗,然后
P大氣壓=P水=? 水gh水,可以得出1個大氣壓可以支撐10m左右高的水柱。