Номер 1, страница 86 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

Почему в трубке осталась вода?

Когда мы вынимаем трубку из сосуда, закрыв ее верхний конец пальцем, на столб воды в трубке действуют сила тяжести, направленная вниз, и сила атмосферного давления, действующая на нижнюю поверхность воды в трубке и направленная вверх. Внутри трубки над водой образуется замкнутое пространство, давление в котором значительно ниже атмосферного, так как при малейшем опускании столба воды объем этого пространства увеличивается, а количество воздуха в нем остается неизменным. Внешнее атмосферное давление, действующее на открытую поверхность воды снизу, оказывается достаточным, чтобы уравновесить вес столба воды в трубке. Вода будет удерживаться в трубке, пока давление столба воды $P_{воды} = \rho g h$ (где $\rho$ – плотность воды, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, $\text{h}$ – высота столба) меньше атмосферного давления $P_{атм}$.

Ответ: Вода в трубке удерживается за счет разницы давлений: высокое атмосферное давление снаружи давит на воду снизу и не дает ей вылиться, так как давление в пространстве над водой внутри трубки очень низкое.

Почему вода поднимается вслед за поршнем?

Когда мы начинаем вытягивать поршень, объем пространства между ним и поверхностью воды в трубке увеличивается. Это приводит к созданию разрежения, то есть к падению давления в этом пространстве. Снаружи, на поверхность воды в сосуде, продолжает действовать атмосферное давление. Из-за возникшей разности давлений (высокое атмосферное давление снаружи и низкое давление внутри трубки) вода из сосуда "вталкивается" атмосферным давлением в трубку, занимая освобождающееся под поршнем пространство. Именно поэтому вода поднимается вслед за поршнем.

Ответ: При вытягивании поршня под ним создается область пониженного давления. Более высокое атмосферное давление, действующее на поверхность воды в сосуде, заставляет воду подниматься в трубку.

Объясните наблюдаемое явление.

Когда мы убираем палец от отверстия пробирки под водой, вода из нее почти не выливается, и ее уровень в пробирке остается значительно выше уровня воды в сосуде. Это явление — еще одна демонстрация существования атмосферного давления. На поверхность воды в сосуде действует давление атмосферы. Согласно закону Паскаля, это давление передается во все точки жидкости, в том числе и вверх, в отверстие пробирки. Это давление и удерживает столб воды в пробирке, уравновешивая его вес. В верхней части пробирки, над водой, образуется безвоздушное пространство, называемое "торричеллиевой пустотой", где давление очень низкое (оно определяется лишь давлением насыщенных паров воды). Система приходит в равновесие, когда атмосферное давление $P_{атм}$ уравновешивает сумму давления столба жидкости $\rho g h$ и давления в торричеллиевой пустоте.

Ответ: Вода в пробирке удерживается атмосферным давлением, которое действует на поверхность воды в сосуде и "подпирает" столб воды в пробирке снизу, не давая ему вылиться под действием силы тяжести.