Номер 456, страница 63 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Вес воздуха. Атмосферное давление - номер 456, страница 63.

Условие.

456. Зависит ли высота подъема ртути в опыте Торричелли от толщины канала трубки; угла наклона трубки; атмосферного давления? Ответ обоснуйте.

Рис. 70

Решение.

Толщина канала трубки. Высота подъема ртути в опыте Торричелли не зависит от толщины (диаметра) канала трубки. Давление, создаваемое столбом жидкости, рассчитывается по формуле $P = \rho g h$, где $\rho$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $\text{h}$ — высота столба. Как видно из формулы, давление не зависит от площади поперечного сечения трубки. Атмосферное давление уравновешивается давлением столба ртути определенной высоты независимо от его объема или массы. Хотя в более толстой трубке масса ртути будет больше, она будет распределена по большей площади, поэтому создаваемое давление на единицу площади будет таким же, как и в тонкой трубке при той же высоте столба.

Ответ: нет, не зависит.

Угол наклона трубки. Вертикальная высота подъема ртути не зависит от угла наклона трубки. Атмосферное давление уравновешивается гидростатическим давлением столба ртути, которое зависит только от разности уровней, то есть от вертикальной высоты столба жидкости ($\text{h}$ в формуле $P = \rho g h$). При наклоне трубки общая длина столба ртути в ней увеличится, но его вертикальная высота над уровнем ртути в сосуде останется прежней, так как именно она определяет давление у основания столба.

Ответ: нет, не зависит.

Атмосферное давление. Высота подъема ртути напрямую зависит от атмосферного давления. Суть опыта Торричелли заключается в установлении равновесия между давлением атмосферы $P_{атм}$ на поверхность ртути в чаше и давлением столба ртути в трубке $P_{ртути}$. В состоянии равновесия $P_{атм} = P_{ртути} = \rho g h$. Из этого соотношения можно выразить высоту столба ртути: $h = \frac{P_{атм}}{\rho g}$. Формула показывает прямую пропорциональность между высотой столба ртути $\text{h}$ и атмосферным давлением $P_{атм}$. При увеличении атмосферного давления высота столба ртути увеличивается, а при уменьшении — уменьшается. На этом принципе основана работа ртутного барометра.

Ответ: да, зависит.