Номер 5, страница 64 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-33. Атмосферное давление на различных высотах. Манометры. Вариант № 1 - номер 5, страница 64.

Решение.

Какое назначение имеют манометры?

Манометры — это приборы, предназначенные для измерения давления жидкостей и газов. Они измеряют так называемое избыточное (или манометрическое) давление, то есть разность между давлением измеряемой среды и атмосферным давлением. Если давление измеряемой среды меньше атмосферного, то прибор для его измерения называется вакуумметром, а измеряемая разность давлений — разрежением. Существуют различные типы манометров, основными из которых являются жидкостные, механические (деформационные) и электронные.

Ответ: Манометры предназначены для измерения давления, превышающего атмосферное или равного ему.

Расскажите о принципе действия открытого жидкостного манометра.

Открытый жидкостный манометр представляет собой U-образную стеклянную трубку, частично заполненную жидкостью (например, ртутью или подкрашенной водой). Один конец этой трубки (одно колено) сообщается с сосудом, в котором необходимо измерить давление газа $\text{p}$, а другой конец остается открытым, то есть сообщается с атмосферой, где действует атмосферное давление $p_{атм}$.

Принцип действия манометра основан на законе сообщающихся сосудов и законе Паскаля. Давление измеряемого газа уравновешивается давлением столба жидкости в манометре и давлением окружающего воздуха (атмосферным).

Когда давление в сосуде равно атмосферному, уровни жидкости в обоих коленах трубки одинаковы. Если давление газа $\text{p}$ в сосуде больше атмосферного $p_{атм}$, то газ вытесняет жидкость в другое колено. В результате уровень жидкости в колене, соединенном с сосудом, опускается, а в открытом — поднимается. Устанавливается разность уровней $\Delta h$.

Давление на одном и том же горизонтальном уровне внутри однородной жидкости одинаково. Рассмотрим горизонтальный уровень, проходящий через поверхность жидкости в колене, соединенном с сосудом. Давление на этом уровне в левом колене равно давлению газа $\text{p}$. В правом колене давление на том же уровне равно сумме атмосферного давления $p_{атм}$ и гидростатического давления столба жидкости высотой $\Delta h$. Гидростатическое давление рассчитывается по формуле $p_{гидр} = \rho g \Delta h$, где $\rho$ — плотность жидкости в манометре, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Так как давления на одном уровне равны, можно записать:

$p = p_{атм} + \rho g \Delta h$

Таким образом, избыточное (манометрическое) давление, равное разности $p - p_{атм}$, прямо пропорционально разности уровней жидкости $\Delta h$:

$p_{изб} = p - p_{атм} = \rho g \Delta h$

Измерив разность уровней $\Delta h$, можно легко рассчитать избыточное давление газа.

Ответ: Принцип действия открытого жидкостного манометра основан на уравновешивании измеряемого давления давлением столба жидкости и атмосферным давлением. Разность давлений определяется по разности уровней жидкости в коленах манометра по формуле $p_{изб} = \rho g \Delta h$.