Номер 25.7, страница 86 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 25. Атмосферное давление - номер 25.7, страница 86.

Условие.

25.7 [н] Чтобы освободить аквариум от воды, девочка опустила в него шланг так, как показано на рисунке (рис. III-53). Почему вода не стала вытекать из аквариума в ёмкость, расположенную ниже? Что надо было предварительно сделать, чтобы затея удалась?

Рис. III-53

Решение 4.

Решение 7.

Почему вода не стала вытекать из аквариума в ёмкость, расположенную ниже?

Вода не стала вытекать из аквариума, потому что шланг, который опустила девочка, заполнен воздухом. Чтобы вода начала перетекать, она должна сначала подняться по шлангу на высоту, превышающую уровень воды в аквариуме. Сила, которая могла бы это сделать — это давление, создаваемое атмосферным воздухом на поверхность воды в аквариуме. Однако, такое же атмосферное давление действует и на другой конец шланга, который находится в пустой ёмкости. Воздушная пробка внутри шланга препятствует созданию непрерывного столба жидкости, и силы давления атмосферы с обеих сторон оказываются уравновешенными. Таким образом, нет силы, которая могла бы поднять воду вверх по шлангу и преодолеть силу тяжести. Вода в погруженной части шланга находится в равновесии с водой в аквариуме.

Ответ: Вода не вытекает, так как шланг заполнен воздухом, который препятствует движению воды. Атмосферное давление, действующее на поверхность воды в аквариуме и на открытый конец шланга, уравновешено, и нет силы, способной поднять воду через изгиб шланга.

Что надо было предварительно сделать, чтобы затея удалась?

Чтобы заставить воду перетекать из аквариума в ёмкость ниже, необходимо предварительно удалить воздух из шланга и заполнить его водой. Это создаст так называемый сифон — непрерывный столб жидкости. Когда шланг полностью заполнен водой, на столб жидкости в части шланга, идущей вниз (от самой верхней точки до выхода), действует большая сила тяжести, чем на столб жидкости в части шланга, идущей вверх (от уровня воды в аквариуме до самой верхней точки). Эта разница в весе создает разность давлений, которая и заставляет воду двигаться из аквариума в нижнюю ёмкость.

Сделать это можно несколькими способами:

1. Полностью погрузить шланг в аквариум, чтобы он заполнился водой. Затем, зажав пальцем выходное отверстие шланга, перенести его в нижнюю ёмкость и отпустить. Вода начнет вытекать.
2. Опустив один конец шланга в аквариум, со второго конца ртом отсосать воздух до тех пор, пока шланг не заполнится водой и она не начнёт вытекать. После этого быстро опустить конец шланга в ёмкость для слива.

Главное условие для работы сифона — выходной конец шланга должен находиться ниже уровня воды в аквариуме.

Ответ: Необходимо было предварительно удалить из шланга воздух и полностью заполнить его водой, создав непрерывный водяной столб.