Вопрос: У нас есть два одинаковых сосуда с водородом, которые соединены горизонтальной трубкой, содержащей столбик ртути. В одном сосуде газ находится при 0°С, а в другом - при 20 °С. Произойдет ли смещение ртути в трубке, если мы нагреем оба сосуда на 10°С?

Физика 8 класс Газовые законы водород сосуды ртуть температура смещение физика термодинамика газовые законы равновесие нагревание Новый

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте рассмотрим, как температура влияет на давление газа и, следовательно, на уровень ртути в трубке.

Шаг 1: Понимание начальных условий

• В первом сосуде температура водорода составляет 0°С.
• Во втором сосуде температура водорода составляет 20°С.
• В трубке находится столбик ртути, который будет смещаться в зависимости от разницы давлений в сосудах.

Шаг 2: Изменение температуры

Теперь, если мы нагреем оба сосуда на 10°С, то:

• Температура в первом сосуде станет 10°С.
• Температура во втором сосуде станет 30°С.

Шаг 3: Применение закона Бойля-Мариотта

Поскольку объем сосудов постоянен, мы можем использовать закон Бойля-Мариотта, который говорит, что при постоянном объеме давление газа прямо пропорционально температуре (в Кельвинах).

Температуры в Кельвинах:

• Первый сосуд: 0°С = 273 К + 10°С = 283 К
• Второй сосуд: 20°С = 293 К + 10°С = 303 К

Шаг 4: Сравнение давлений

Давление газа пропорционально температуре, поэтому:

• Давление в первом сосуде (P1) будет пропорционально 283 К.
• Давление во втором сосуде (P2) будет пропорционально 303 К.

Шаг 5: Анализ давления

Так как P2 (давление во втором сосуде) больше, чем P1 (давление в первом сосуде), это означает, что уровень ртути в трубке сместится в сторону первого сосуда. То есть ртуть будет подниматься в первом сосуде и опускаться во втором.

Вывод:

Да, смещение ртути в трубке произойдет, и оно будет направлено в сторону сосуда с меньшим давлением (первого сосуда).