Номер 3, страница 356 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Лабораторные работы. 8. Проверка уравнения состояния идеального газа - номер 3, страница 356.

Условие.

3. Определите давление $p_1$ воздуха в трубке в первом состоянии по показаниям барометра и давление воздуха в трубке во втором состоянии по формуле $p_2 = p_{\text{атм}} + \rho gh$.

Решение.

Определение давления p₁ воздуха в трубке в первом состоянии по показаниям барометра

В первом (начальном) состоянии предполагается, что давление воздуха $p_1$, запертого в трубке, равно давлению окружающей среды, то есть атмосферному давлению $p_{атм}$. Атмосферное давление измеряется прибором, который называется барометр.

Таким образом, чтобы определить давление $p_1$, необходимо зафиксировать показание барометра.

$p_1 = p_{атм}$

Важно убедиться, что показания барометра, если они даны не в системных единицах (например, в миллиметрах ртутного столба, мм рт. ст.), переведены в Паскали (Па) для последующих вычислений.

Ответ: Давление воздуха в трубке в первом состоянии $p_1$ равно атмосферному давлению $p_{атм}$, значение которого определяется по показаниям барометра.

Определение давления воздуха в трубке во втором состоянии по формуле $p_2 = p_{атм} + \rho gh$

Во втором состоянии давление воздуха в трубке $p_2$ стало больше атмосферного за счет дополнительного давления, создаваемого столбом жидкости высотой $\text{h}$. Это давление $p_2$ уравновешивает сумму атмосферного давления $p_{атм}$ и гидростатического давления столба жидкости $\rho gh$.

Формула для расчета давления во втором состоянии:

$p_2 = p_{атм} + \rho gh$

Для расчета по этой формуле необходимо определить все входящие в нее величины:

$p_{атм}$ — атмосферное давление, измеренное с помощью барометра (в Па).

$\rho$ — плотность жидкости, используемой в трубке (например, для воды $\rho \approx 1000$ кг/м³). Это табличная величина (в кг/м³).

$\text{g}$ — ускорение свободного падения, константа, принимаемая равной примерно $9.8$ м/с².

$\text{h}$ — высота столба жидкости, который оказывает дополнительное давление. Эта высота измеряется как разность уровней жидкости в двух коленах трубки (в м).

Подставив значения всех этих величин в их единицах СИ в формулу, можно вычислить итоговое давление $p_2$ в Паскалях.

Ответ: Давление воздуха во втором состоянии $p_2$ вычисляется по формуле $p_2 = p_{атм} + \rho gh$, где $p_{атм}$ – атмосферное давление, $\rho$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота столба жидкости, создающего дополнительное давление.