Какой длины останется столбик ртути в открытой с обеих сторон стеклянной трубке длиной 60 см, если трубку опустить в сосуд с ртутью на 1/3 её длины, а затем, закрыв верхний конец трубки, вытащить её, при условии, что давление составляет 1013 гПа?

Физика 11 класс Температура и давление газов длина столбика ртути стеклянная трубка давление 1013 гПа ртуть физика 11 класс гидростатическое давление закон Паскаля Новый

Для решения этой задачи нам необходимо понимать, как работает атмосферное давление и давление столба ртути в трубке.

Шаг 1: Определим длину ртутного столбика в открытой трубке.

• Длина трубки составляет 60 см.
• Когда мы опускаем трубку в сосуд с ртутью на 1/3 её длины, это значит, что трубка погружена на 20 см (1/3 от 60 см).
• Таким образом, в трубке остается 40 см (60 см - 20 см) для ртути.

Шаг 2: Закрытие верхнего конца трубки.

• Когда мы закрываем верхний конец трубки, в ней создается разрежение, и давление внутри трубки становится меньше атмосферного.
• Атмосферное давление на уровне 1013 гПа поддерживает ртуть в трубке.

Шаг 3: Рассчитаем, какой длины будет столбик ртути после извлечения трубки.

• Когда мы вынимаем трубку с закрытым верхом, атмосферное давление будет действовать на ртуть в сосуде, и оно будет стремиться поднять ртуть в трубке.
• Давление, соответствующее высоте столба ртути, можно рассчитать по формуле: P = h * ρ * g, где P - давление, h - высота столба ртути, ρ - плотность ртути (примерно 13,6 г/см³), g - ускорение свободного падения (примерно 980 см/с²).
• Мы знаем, что давление составляет 1013 гПа, что соответствует 101300 Па, или 1013000 Н/м².
• Теперь можем выразить высоту столба ртути: h = P / (ρ * g).
• Подставим значения: h = 101300 / (13600 * 980) = 0,0075 м = 7,5 см.

Шаг 4: Определим длину оставшегося столбика ртути в трубке.

• Изначально в трубке было 40 см ртути.
• После извлечения трубки, столбик ртути поднимется на высоту 7,5 см.
• Следовательно, длина оставшегося столбика ртути в трубке будет 40 см - 7,5 см = 32,5 см.

Ответ: Длина столбика ртути в трубке составит 32,5 см.