O tubo em forma de U na FIGURA P16.51 tem comprimento total de 1,0 m. Ele é aberto em uma das extremidades e fechado na
outra, estando inicialmente cheio com ar a 20ºC e 1 atm. Derramasse lentamente mercúrio na extremidade aberta sem deixar escapar
nenhum ar, comprimindo o gás. Isso continua até que o lado aberto
do tubo fique completamente preenchido com mercúrio. Qual é o
comprimento L da coluna de mercúrio?
Passo 1
Opa galeeeeera! Hoje vamos calcular o comprimento de um tubo de mercurio.
Bem a pressuposição é que o processo é isotérmico, já que nada é citado sobre a temperatura final do gás, então:
Sendo a pressão inicial é a pressão atmosférica, e o volume inicial é o volume completo do tubo.
Digamos que o volume do tubo seja:
Sendo o comprimento total do tubo e a área da secção transversal do tubo.
Passo 2
Após a adição do mercúrio a pressão do gás ( ) será a soma da pressão atmosférica com a pressão devida ao peso do mercúrio.
E temos que o volume final é:
Passo 3
Substituindo os valores na primeira equação:
E simplificando:
Agora aplicando os valores conhecidos: