Номер 26.17, страница 93 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 26. Насосы. Манометры. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 26.17, страница 93.

26.17 [598] Как будут изменяться уровни ртути в манометре (см. рис. III-79), если сосуд А нагревать? охлаждать?

Рассмотрим систему, которая, судя по всему, состоит из закрытого сосуда А (содержащего газ) и соединенного с ним U-образного ртутного манометра. Другой конец манометра, предположительно, открыт в атмосферу. В этом случае уровни ртути в манометре показывают разницу между давлением газа в сосуде А ($P_{газа}$) и атмосферным давлением ($P_{атм}$).

Поведение газа в сосуде А, который является замкнутым объемом ($V = \text{const}$), описывается законом Шарля. Этот закон гласит, что давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре: $$ \frac{P}{T} = \text{const} $$ где $P$ — давление газа, а $T$ — его абсолютная температура (в Кельвинах).

Нагревать

Если нагревать сосуд А, температура газа внутри него будет расти ($T \uparrow$). Согласно закону Шарля, это приведет к увеличению давления газа ($P_{газа} \uparrow$). Возросшее давление газа будет давить на поверхность ртути в колене манометра, соединенном с сосудом А. В результате этого воздействия уровень ртути в этом колене опустится. Для сохранения равновесия жидкости, уровень ртути в другом колене, открытом в атмосферу, поднимется. Таким образом, разность уровней ртути увеличится.

Ответ: при нагревании сосуда А уровень ртути в колене манометра, соединенном с сосудом, понизится, а в открытом колене — повысится.

Охлаждать

Если охлаждать сосуд А, температура газа внутри него будет падать ($T \downarrow$). Это приведет к уменьшению давления газа ($P_{газа} \downarrow$). Давление газа в сосуде станет меньше атмосферного давления, которое действует на ртуть в открытом колене манометра. В результате атмосферное давление "загонит" ртуть в колено, соединенное с сосудом А. Уровень ртути в колене, соединенном с сосудом, поднимется, а в открытом колене, соответственно, опустится.

Ответ: при охлаждении сосуда А уровень ртути в колене манометра, соединенном с сосудом, повысится, а в открытом колене — понизится.