Номер 2, страница 142 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. Параграф 42. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 2, страница 142.

Условие.

2. Опишите опыт, с помощью которого можно измерить атмосферное давление.

Решение.

Решение 2.

Опишите опыт, с помощью которого можно измерить атмосферное давление.

Классический опыт по измерению атмосферного давления был впервые проведен итальянским ученым Эванджелистой Торричелли в 1643 году. Этот опыт является наглядной демонстрацией существования атмосферного давления и позволяет измерить его величину.

Для проведения опыта понадобятся:

• Стеклянная трубка длиной около 1 метра, запаянная с одного конца.
• Чаша или широкий сосуд.
• Ртуть.

Порядок проведения опыта:

1. Стеклянную трубку полностью заполняют ртутью.
2. Отверстие трубки плотно зажимают пальцем и, перевернув трубку, опускают ее открытым концом в чашу с ртутью.
3. Под уровнем ртути в чаше палец убирают.

После этого можно наблюдать, что часть ртути из трубки выливается в чашу, но не вся. В трубке остается столб ртути определенной высоты, а над ним образуется безвоздушное пространство, называемое "торричеллиевой пустотой" (в действительности оно заполнено парами ртути, но их давление ничтожно мало и им можно пренебречь).

Высота столба ртути, оставшегося в трубке, уравновешивается давлением атмосферы на поверхность ртути в чаше. Это означает, что давление, создаваемое столбом ртути, равно атмосферному давлению.

Измерив высоту столба ртути h, можно рассчитать атмосферное давление по формуле гидростатического давления:

$p_{атм} = \rho \cdot g \cdot h$

где $\rho$ — плотность ртути (приблизительно $13600$ кг/м³), $g$ — ускорение свободного падения (около $9,8$ м/с²), а $h$ — высота столба ртути в метрах.

При нормальных условиях на уровне моря высота столба ртути составляет примерно 760 мм. Это значение принято за нормальное атмосферное давление.

Ответ: Опыт Торричелли, заключающийся в уравновешивании столба ртути в запаянной с одного конца трубке давлением атмосферы, позволяет измерить атмосферное давление. Давление вычисляется по формуле $p = \rho gh$, где $h$ - высота столба ртути.

3. Атмосферное давление равно ...

(Поскольку вопрос в условии неполный, предположим, что он звучит так: "Атмосферное давление равно 750 мм рт. ст. Выразите это давление в паскалях.")

Дано:

$h = 750$ мм рт. ст.
Плотность ртути: $\rho_{рт} = 13600$ кг/м³
Ускорение свободного падения: $g \approx 9,8$ Н/кг

$h = 750 \text{ мм} = 0,75 \text{ м}$

Найти:

$p_{атм}$ - ? (в Паскалях)

Решение:

Атмосферное давление, выраженное в миллиметрах ртутного столба, показывает, какое давление производит столб ртути указанной высоты. Для перевода этого значения в паскали (Па), являющиеся единицей давления в системе СИ, воспользуемся формулой для гидростатического давления:

$p = \rho \cdot g \cdot h$

где:

• $p$ — давление в паскалях (Па),
• $\rho$ — плотность жидкости (в данном случае ртути),
• $g$ — ускорение свободного падения,
• $h$ — высота столба жидкости в метрах.

Подставим данные значения в формулу:

$p_{атм} = 13600 \frac{кг}{м^3} \cdot 9,8 \frac{Н}{кг} \cdot 0,75 м = 99960 \text{ Па}$

Полученное значение можно округлить и выразить в килопаскалях (кПа), разделив на 1000:

$p_{атм} \approx 100000 \text{ Па} = 100 \text{ кПа}$

Ответ: Атмосферное давление, равное 750 мм рт. ст., составляет 99960 Па (или приблизительно 100 кПа).