操作aでは,沈めている部分が50mm,水銀の面の上方にある部分が850mmです。
大気圧はおよそ760mmHgなので,およそ850-760 = 90mm分の真空に近い(厳密には水銀蒸気が含まれるため真空ではない)部分ができます。
①:水銀の面の上方にある部分は 900 -100 = 800mm
よっておよそ800-760 = 40mm分の空間ができるため,その通り。
②:メタノールは蒸発しやすいため,空間で蒸気になる。すると,気体分子として管の中の水銀の
表面を押し返すため,水銀柱の高さは結果的に低くなる。その通り。
③:大気圧が下がれば,外から水銀の面を押す力は小さくなるため,ガラス管内に入る水銀の
量は少なくなり,結果として空間の体積は増加するため,誤り。
④:①・②と同様に考えればよい。(700-50) - 760 = -90 < 0 (空間が-90mmはおかしい)なので,
空間は生じない。
⑤:長いガラス管になろうと,空間が真空(に近い状態)ならば,その空間の大きさにかかわらず,
ガラス管内から水銀を押す力はない。よって水銀柱の高さは同じになる。
③が正解。