最簡單易行的方法用幾層清潔的脫脂紗布(醫用紗布可用)將玷汙的水銀包起來,放在玻璃或陶瓷的器皿中(千萬不要用普通金屬容器來盛水銀),輕輕地擠捏,幹淨的水銀微粒就從纖維縫中擠出,積聚在器皿中。這種方法的缺點是水銀損耗較大,水銀是十分昂貴的,所以這種清潔法不夠理想。
常用的過濾法是將濾紙(如用綢布代替濾紙則效果更好)卷成圓錐形,用針在錐頂處戳幾個小孔,放入玻璃漏鬥中,把玷汙的水銀順濾紙邊緣緩慢地傾注漏鬥內,以幹燥清潔的厚壁玻璃器皿盛接過濾後的水銀。如此反複過濾幾次,便可得到比較清潔的水銀。
氧化法
氧化法是用於去除溶解在水銀中而又易氧化的金屬。
把一個優質玻璃燒瓶的橡皮塞打兩個孔,彎曲玻璃管A,穿過一小孔,管A的上端接皮老虎(或用電動空氣壓縮機),另一彎曲玻璃管B穿過另一小孔,管B的上端接冷凝器。先把瓶塞塞緊,用皮老虎不斷地向瓶中吹氣,攪動水銀,使它和空氣充分接觸,溶解在水銀中的金屬變為氧化物,浮在水銀表麵上.再用過濾法清除這些浮渣。
在吹氧過程中,帶有水銀蒸氣的空氣(甚至含有小滴水銀)通過冷凝器,水銀收集在玻璃容器裏,廢氣排在空氣中。
酸洗法
用氧化法可以去除溶解在水銀中的一部分金屬,還有一部分金屬則用酸洗法除去。酸洗法裝置如圖7:玻璃管A長約1米,管徑3-4厘米,可用廢的日光燈管改製,玻璃管S管長約12厘米,內徑約3毫米。管S的出口處放一個玻璃器皿。首先注入少許非常清潔的水銀於管S中,然後倒入10%的硝酸溶液(或用80%的硫酸溶液)。漏鬥B中放戳有小孔的濾紙。把玷汙的水銀緩慢地倒入漏鬥中,水銀通過濾紙成為很小的微粒,微粒一滴一滴地通過酸液,經管S滴入玻璃器皿中。
經過酸洗的水銀,還須通過大量清水衝洗,裝置如圖8所示。最後把水衝洗過的水銀,再用過濾法,使水銀通過幹燥的濾紙、紗布或藥棉吸去水分。
蒸餾法
水銀跟某些金屬起作用,生成汞齊,用酸洗法仍不能除去,可用蒸餾法使水銀進一步清潔。
在一個標準大氣壓下,水銀的沸點是356.58℃,當氣壓降低至8.796毫米水銀柱高時,水銀的沸點為180℃;當氣壓為17.287毫米水銀柱高時,水銀的沸點為200℃。蒸餾法是將水銀在低壓下加熱到180℃-200℃,使它以每秒約0.5克/厘米2的蒸餾速度蒸餾出來。
附表給出在幾種溫度下水銀蒸氣的壓強溫度(℃)蒸氣壓(mm)溫度(0℃)蒸氣壓(mm)500.0126725074.3751000.2729300246.801502.807350672.6920017.2874001574.1小型蒸餾器裝置如圖9,燒瓶應采用圓底優質硬玻璃,以免在抽氣和加熱過程中爆破。冷凝器長度不可過短,冷水流動的速度也不可過小。
托裏拆利實驗原理的五種分析法
托裏拆利實驗驗證了大氣壓的存在,並為測量大氣壓強提供了一種方法。這個實驗做起來容易,但學生理解起來有一定困難。課本對實驗原理所做的分析不夠細致,學生對“管內的水銀柱為什麼是外界大氣壓支持的?”“為什麼大氣壓強的大小正好等於管內水銀柱所產生的壓強?”等等感到疑惑不解。為此,我們對這一實驗的原理提供了幾種分析法:
設想液片法
設想在管內切出一個小液片,其位置與水銀槽水銀麵等高。液片足夠薄,其薄的程度達到可使液片上下麵視為在同一高度,其重量可忽略不計。
因為液片平衡且本身重量不計,故有p上=p下又因為液片上表麵與水銀槽中水銀麵等高。根據液體壓強分布規律,液體內部同一深度處的壓強相等,故有p下=p0從管內看,因為水銀麵上方為真空,故有p上=ρgh所以p0=ρgh這表明大氣壓強的大小正好等於管內水銀柱所產生的壓強。
大氣、液柱剛化法設想托裏拆利管內存在一液麵,其位置與水銀槽中水銀麵相齊。將管外的大氣及管內假想液麵上方的液柱剛化。這樣,水銀布下方的水銀就看成被上方的空氣和水銀柱所密閉。這猶如液壓機內下方連通的兩容器中的液體被活塞所密閉的情形,此液體滿足帕斯卡定律所要求的條件,兩容器中液麵所受到的壓強相等。