Ответьте на вопросы, страница 48 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Какую величину вы рассчитали, используя формулу $p = \rho gh$?

2. Чему равно давление внутри сосуда, если атмос-ферное давление равно 101 300 Па?

3. Определите давление в сосуде в том случае, когда атмосферное давление равно 780 мм рт.ст.

4. Можно ли измерить жидкостным манометром давление, меньше атмосферного?

1. Какую величину вы рассчитали, используя формулу p = ρgh?

Формула $p = \rho g h$ используется для расчета гидростатического давления. Это давление, создаваемое столбом жидкости высотой $h$ и плотностью $\rho$ под действием силы тяжести (где $g$ — ускорение свободного падения). В контексте измерения давления с помощью жидкостного манометра, эта величина представляет собой разность давлений между двумя точками, к которым подключены колена манометра. Если одно колено манометра открыто в атмосферу, то рассчитанная величина $p$ является избыточным (или манометрическим) давлением. Оно показывает, на сколько давление в сосуде больше или меньше атмосферного.

Ответ: С помощью формулы $p = \rho g h$ рассчитывается гидростатическое давление столба жидкости, которое в случае манометра соответствует избыточному (манометрическому) давлению.

2. Чему равно давление внутри сосуда, если атмосферное давление равно 101 300 Па?

Полное (абсолютное) давление внутри сосуда, $p_{сосуда}$, складывается из атмосферного давления, $p_{атм}$, и избыточного давления, $p_м$, которое показывает манометр. Избыточное давление $p_м$ рассчитывается по формуле $p_м = \rho g h$. Таким образом, общее давление в сосуде можно найти по формуле:

$p_{сосуда} = p_{атм} + p_м$

Подставляя данное значение атмосферного давления, получаем:

$p_{сосуда} = 101 300 \text{ Па} + p_м = 101 300 \text{ Па} + \rho g h$

Так как избыточное давление $p_м$ (или величины $\rho$ и $h$ для его расчета) не указаны в условии, невозможно дать конечный числовой ответ. Ответ выражается в виде формулы, зависящей от показаний манометра, полученных в ходе предыдущего расчета.

Ответ: Давление внутри сосуда равно $p_{сосуда} = 101 300 \text{ Па} + p_м$, где $p_м$ — избыточное давление, измеренное манометром.

3. Определите давление в сосуде в том случае, когда атмосферное давление равно 780 мм рт.ст.

Дано:

$p_{атм} = 780 \text{ мм рт.ст.}$

Переведем значение атмосферного давления в систему СИ (Паскали). Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт.ст., что равно 101 325 Па. Следовательно, 1 мм рт.ст. соответствует давлению приблизительно $133.322 \text{ Па}$.

$p_{атм} = 780 \text{ мм рт.ст.} = 780 \times 133.322 \text{ Па} \approx 103991 \text{ Па}$

Найти:

$p_{сосуда}$ — давление внутри сосуда.

Решение:

Давление внутри сосуда, $p_{сосуда}$, определяется как сумма атмосферного давления, $p_{атм}$, и избыточного (манометрического) давления, $p_м$, которое измеряется манометром. Манометрическое давление рассчитывается по формуле $p_м = \rho g h$.

Таким образом, формула для нахождения давления в сосуде имеет вид:

$p_{сосуда} = p_{атм} + p_м = p_{атм} + \rho g h$

Подставим известное значение атмосферного давления в Паскалях:

$p_{сосуда} \approx 103991 \text{ Па} + \rho g h$

Для получения конечного численного значения необходимо знать манометрическое давление $p_м$, которое зависит от плотности жидкости $\rho$ в манометре и разности уровней $h$. Так как эти данные в условии отсутствуют, дать точный числовой ответ невозможно. Ответ будет выражен в виде формулы.

Ответ: Давление в сосуде равно сумме атмосферного давления и манометрического давления, $p_{сосуда} \approx 103991 \text{ Па} + \rho g h$, где $\rho g h$ — манометрическое давление, зависящее от показаний манометра.

4. Можно ли измерить жидкостным манометром давление, меньше атмосферного?

Да, можно. Такое давление называется разрежением или вакуумметрическим давлением (отрицательное избыточное давление). При измерении давления, которое меньше атмосферного, жидкость в колене манометра, соединенном с сосудом, будет находиться на более высоком уровне, чем в колене, открытом в атмосферу. Это происходит потому, что более высокое атмосферное давление "вдавливает" жидкость в сторону сосуда с меньшим давлением.

Разность уровней жидкости $h$ по-прежнему позволяет определить разницу давлений. В этом случае абсолютное давление в сосуде будет рассчитываться по формуле:

$p_{сосуда} = p_{атм} - \rho g h$

Таким образом, жидкостный манометр — это прибор для измерения разности давлений, и он может измерять как давление выше атмосферного, так и давление ниже атмосферного.

Ответ: Да, с помощью жидкостного манометра можно измерить давление меньше атмосферного. В этом случае давление в сосуде будет равно разности атмосферного давления и гидростатического давления столба жидкости $h$.