Номер 25.15, страница 87 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 25. Атмосферное давление - номер 25.15, страница 87.

Условие.

25.15 [555] Удастся ли опыт Торричелли, если барометрическую трубку с ртутью поставить открытым концом не в чашку с ртутью, а в чашку с водой?

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

Нет, в такой постановке опыт Торричелли не удастся. Суть опыта Торричелли заключается в уравновешивании столба жидкости (в оригинале — ртути) атмосферным давлением. Для того чтобы это равновесие было достигнуто и его можно было измерить, необходимо, чтобы жидкость в барометрической трубке и в сосуде, куда она опускается, была одной и той же.

В предложенном варианте эксперимента мы имеем дело с двумя разными, практически несмешивающимися жидкостями: ртутью в трубке и водой в чашке. Ключевым фактором, определяющим исход, является их плотность. Плотность ртути ($ \rho_{рт} \approx 13600 $ кг/м³) значительно, почти в 14 раз, больше плотности воды ($ \rho_{в} \approx 1000 $ кг/м³).

Когда открытый конец трубки, заполненной ртутью, погружают в чашку с водой, произойдет следующее:

• Под действием силы тяжести столб ртути в трубке будет создавать на нижнем уровне большое гидростатическое давление.
• Ртуть, как более плотная жидкость, начнет вытекать из трубки и опускаться на дно чашки, вытесняя воду.
• Атмосферное давление, которое действует на поверхность воды в чашке, не сможет удержать столб ртути. Давление, создаваемое столбом ртути стандартной длины (около 1 м), намного превышает атмосферное давление. Нормальное атмосферное давление способно уравновесить столб ртути высотой около 760 мм, а столб воды — высотой около 10,3 м.
• В результате этого процесса вся ртуть вытечет из трубки и соберется на дне чашки, а ее место в трубке займет вода.

Таким образом, мы не увидим формирования "торричеллиевой пустоты" и стабильного столба ртути, высота которого позволила бы измерить атмосферное давление. Вместо этого мы будем наблюдать простое гидростатическое явление: более плотная жидкость опускается вниз под действием гравитации, а менее плотная поднимается вверх.

Ответ: Нет, опыт не удастся. Ртуть, будучи значительно плотнее воды, просто вытечет из трубки в чашку и опустится на дно, а ее место в трубке займет вода.