Номер 21.13, страница 74 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 21. Давление газов. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 21.13, страница 74.

21.13 [473] В закрытой части сосуда над ртутью (рис. III-14) находятся молекулы воздуха и паров ртути. Почему с повышением температуры уровень ртути в этом колене понижается?

Рис. III-14

21.13 [473] В запаянном колене U-образной трубки над ртутью находится смесь двух газов: воздуха и насыщенного пара ртути. Общее давление этой газовой смеси на поверхность ртути, в соответствии с законом Дальтона, равно сумме парциальных давлений воздуха и паров ртути:

$p_{общ} = p_{возд} + p_{пара}$

При повышении температуры давление каждого из компонентов смеси увеличивается, но по-разному:

1. Давление воздуха. Количество воздуха в запаянном объеме постоянно. Согласно уравнению состояния идеального газа, его давление увеличивается с ростом температуры.

2. Давление паров ртути. Над поверхностью жидкости всегда находится ее насыщенный пар. Давление насыщенного пара зависит только от температуры, причем эта зависимость очень сильная и нелинейная (близка к экспоненциальной). С ростом температуры скорость испарения ртути резко возрастает, что приводит к значительному увеличению концентрации молекул пара и, как следствие, к резкому росту его давления. Этот рост гораздо более значителен, чем рост давления воздуха.

Таким образом, общее давление газовой смеси над ртутью при нагревании сильно возрастает, в основном за счет увеличения давления насыщенного пара ртути. Это возросшее давление вытесняет ртуть из запаянного колена, заставляя ее уровень в нем понижаться.

Ответ: С повышением температуры сильно возрастает давление насыщенных паров ртути (а также, в меньшей степени, давление воздуха). Увеличение общего давления газовой смеси над ртутью в запаянном колене приводит к вытеснению ртути, и ее уровень понижается.