Дано:

U-образная трубка с ртутью, левое колено закрыто пробкой, температура в комнате уменьшается, атмосферное давление постоянно.

Найти:

что произойдёт с уровнями ртути?

Решение:

Изначально давление воздуха в левом закрытом колене равно атмосферному:

p_{\text{л}} = p_{\text{атм}}

При понижении температуры по закону Шарля для замкнутого объёма газа:

\frac{p_1}{T_1} = \frac{p_2}{T_2}, \quad T_2 \lt T_1 \implies p_2 \lt p_1

Давление воздуха в левом колене уменьшается:

p_{\text{л}} \lt p_{\text{атм}}

Правое колено открыто, давление на поверхность ртути равно атмосферному. Так как p_{\text{атм}} \gt p_{\text{л}}, ртуть в левом колене поднимается на \Delta h, а в правом — опускается. Равновесие на уровне раздела:

p_{\text{л}} + \rho g \Delta h = p_{\text{атм}}