【正确答案】解在水平管中由于装置的转动空气的压强p和密度,是不均匀的,用转动参考系,水平管中的空气处于平衡状态.设水平管的截面积为S,考虑离轴段空气,在x方向受到的合力为零,
(1)
由理想气体的状态方程
其中m和V分别是气体的质量和体积,M为气体的摩尔质量,T为绝对温度,R为普适气体常数,
(2)
用式(2)消去式(1)中的,可得
积分上式,得
其中是管中处的空气压强,
(3)
由式(2),因为M,R,T均为常量(其中T因各处温度相同,故在此为常量),
因此与有类似的关系
(4)
其中是管中处的空气密度.
考虑到管中的空气质量在转动前和转动后没有变化,竖直管是细管,其中的空气质量可以不计,
(5)
对于适度的值,为小量,
(6)
将式(6)代入式(4),再代入式(5),可得
(7)
再次考虑与有类似的关系,
对在竖直管中上升的液体用于衡条件
(8)
将式(7)代入式(8),解出
外部的大气也遵从理想气体的状态方程,也有同样的温度T,由式(2),
【答案解析】