两端开口的U形管内径均匀，现在向两侧注入水银，将一定质量的理想气体封闭在管中的水平部分，气体及水银柱长度如图所示（单位均为cm），大气压强为76cmHg，此时气柱温度为15℃.当气柱

题目

两端开口的U形管内径均匀，现在向两侧注入水银，将一定质量的理想气体封闭在管中的水平部分，气体及水银柱长度如图所示（单位均为cm），大气压强为76cmHg，此时气柱温度为15℃.当气柱温度缓慢地升至327℃时，左、右两管水银上端面高度差为（设左、右两管足够长，水银不会溢出）（　　）
A. 零
B. 2cm
C. 6cm
D. 10cm

答案

设当气柱温度缓慢地升至t℃时，左侧水银恰好全部进入竖直管中．
对于封闭气体，p₁=（76+20）cmHg=96cmHg，L₁=10cm，T₁=15+273=288K
             p₂=（76+20+4）cmHg=100cmHg，L₂=18cm，T₂=t+273K
根据气态方程

p1L1S

T1

=

p2L2S

T2

解得，T₂=540K，t=267℃＜327℃，继续升温，封闭气体将发生等压变化，设气柱温度缓慢地升至327℃时，气柱的长度为L₃，T₃=327+273=600K
则 

T2

T3

=

L2

L3

解得，L₃=20cm
所以左、右两管水银上端面高度差为h=20cm-10cm-2×4cm=2cm
故选B