Термодинамика (нет… — Задание ЕГЭ по физике №00017035

Идея

Как и в предыдущей задаче, в закрытом колене над ртутью заперта порция воздуха — мини-баллон с газом. Его поведение опишем газовыми законами, а уровни ртути — гидростатикой (равновесие давлений в сообщающихся сосудах).

Шаг 1. Что было сразу после закрывания

В момент закрывания под пробкой воздух при атмосферном давлении, уровни ртути в коленах одинаковы — давления над ртутью с обеих сторон равны $p_{атм}$.

Шаг 2. Охлаждение запертого воздуха

Температура в комнате понижается. В открытом колене давление остаётся атмосферным ($p_{атм}$), оно сообщается с комнатой. А запертый в левом колене воздух охлаждается, и его давление падает (закон Шарля, объём почти не меняется), становясь меньше атмосферного.

Шаг 3. Куда пойдёт ртуть

Теперь сверху на ртуть в открытом колене давит полная атмосфера, а в закрытом — ослабленное давление охлаждённого воздуха. Разница давлений вдавливает ртуть из открытого колена в закрытое: в закрытом (левом) колене уровень повышается, в открытом (правом) — понижается. Движение остановится в новом равновесии, когда атмосферное давление уравновесится давлением запертого воздуха плюс давлением разности столбов ртути.