Номер 2, страница 151 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. § 44. Манометры. Поршневой жидкостный насос. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 2, страница 151.

2. Каковы устройство и принцип действия открытого жидкостного манометра?

Каковы устройство и принцип действия открытого жидкостного манометра?

Устройство открытого жидкостного манометра:
Открытый жидкостный манометр представляет собой U-образную трубку, частично заполненную жидкостью (чаще всего ртутью, водой или спиртом). Выбор жидкости зависит от предполагаемой разницы давлений. Один конец этой трубки (называемый коленом) остается открытым, сообщаясь с атмосферой, поэтому на поверхность жидкости в этом колене действует атмосферное давление. Другой конец трубки герметично соединяется с сосудом, давление в котором необходимо измерить. Для удобства считывания показаний вдоль трубки обычно располагается измерительная шкала (линейка).

Принцип действия:
Принцип действия манометра основан на законе сообщающихся сосудов и уравновешивании давлений. Когда оба колена манометра открыты в атмосферу, уровни жидкости в них одинаковы. При подключении одного из колен к сосуду с газом, давление этого газа начинает действовать на поверхность жидкости в этом колене.

Давление со стороны сосуда и давление со стороны атмосферы уравновешиваются давлением, создаваемым столбом жидкости. Разность уровней жидкости $h$ в двух коленах манометра показывает, насколько измеряемое давление отличается от атмосферного. Эта разность давлений (называемая манометрическим или избыточным давлением) равна гидростатическому давлению столба жидкости высотой $h$. Оно вычисляется по формуле:
$\Delta p = \rho g h$
где $\rho$ — плотность жидкости в манометре, а $g$ — ускорение свободного падения. Таким образом, измерив разность высот $h$, можно определить разницу между измеряемым и атмосферным давлением.

Ответ: Открытый жидкостный манометр — это U-образная трубка с жидкостью, один конец которой соединен с источником измеряемого давления, а другой открыт в атмосферу. Его действие основано на уравновешивании измеряемого давления атмосферным давлением и гидростатическим давлением столба жидкости, высота которого прямо пропорциональна разности между измеряемым и атмосферным давлением.

3. Как с помощью открытого жидкостного манометра измерить давление, которое больше или меньше, чем атмосферное?

С помощью открытого жидкостного манометра можно определить, является ли измеряемое давление большим или меньшим, чем атмосферное, а также вычислить его значение. Это делается путем анализа положения уровней жидкости в коленах манометра после его подключения к сосуду.

1. Измерение давления, большего атмосферного ($p > p_{атм}$):
Если давление в сосуде, к которому подключен манометр, больше атмосферного, то газ из сосуда будет давить на жидкость сильнее, чем атмосфера. В результате уровень жидкости в колене, соединенном с сосудом, опустится, а в колене, открытом в атмосферу, поднимется. Возникает разность уровней $h$. В этом случае измеряемое давление $p$ равно сумме атмосферного давления $p_{атм}$ и гидростатического давления избыточного столба жидкости высотой $h$.
Формула для расчета:
$p = p_{атм} + \rho g h$

2. Измерение давления, меньшего атмосферного ($p < p_{атм}$), или разрежения:
Если давление в сосуде меньше атмосферного (в сосуде создано разрежение), то атмосферное давление в открытом колене будет давить на жидкость сильнее. В результате уровень жидкости в колене, открытом в атмосферу, опустится, а в колене, соединенном с сосудом, поднимется. Снова измеряется разность уровней $h$. В этом случае измеряемое давление $p$ равно разности атмосферного давления $p_{атм}$ и гидростатического давления столба жидкости высотой $h$.
Формула для расчета:
$p = p_{атм} - \rho g h$

Таким образом, для измерения давления необходимо: подключить манометр, определить, в каком колене уровень жидкости выше, измерить разность уровней $h$ и, зная атмосферное давление $p_{атм}$ и плотность жидкости $\rho$, рассчитать искомое давление $p$ по соответствующей формуле.

Ответ: Если уровень жидкости в колене манометра, соединенном с сосудом, ниже, чем в открытом, то давление в сосуде больше атмосферного и рассчитывается как $p = p_{атм} + \rho g h$. Если уровень жидкости в этом колене выше, то давление меньше атмосферного и рассчитывается как $p = p_{атм} - \rho g h$. Здесь $h$ — разность уровней жидкости, $\rho$ — её плотность.