Feladat: 4205. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Neumer Tamás 
Füzet: 2010/szeptember, 369 - 370. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Feladat, Izobár állapotváltozás (Gay-Lussac I. törvénye)
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2009/december: 4205. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Megoldás. A csőben levő higanydugó egyensúlyban van: a rá ható erők eredője zérus. Az egyensúly úgy valósul meg, hogy a bezárt, illetve a külső levegő nyomáskülönbségéből származó erő tart egyensúlyt a higanydugó súlyával. Amennyiben a higanydugó kicsi, azaz nem tölti ki a cső lezárt légoszloptól különböző részét, úgy a higanydugó egy állandó tömegű és ezáltal állandó súlyú, súrlódásmentes dugattyúként működik. Ebben az esetben a csőbe zárt levegő nyomása a folyamat során állandó marad, azaz a bezárt levegő állapotváltozása izobár állapotváltozás lesz:

V1T1=V2T2.
Ebből viszont az következik, hogy a bezárt levegő relatív térfogatváltozása (és így hosszváltozása) nem függ az aktuális hajlásszögtől (ami az állandó nyomás nagyságát határozza meg), csak a hőmérsékletváltozástól.
Abban az esetben, ha a csőben a levegőt lezáró higanyszál olyan hosszú, hogy a cső végéig ér, akkor a melegítés során higany csurog ki a csőből, emiatt a bezárt levegő nyomása is megváltozik (lecsökken), s a relatív hosszváltozás (általában) függeni fog a cső hajlásszögétől.