Задание 2, страница 141 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 2

Объясните принцип действия водомерного стекла (рис. 128), артезианского колодца (рис. 129).

Рис. 128. Водомерное стекло

Принцип действия водомерного стекла (рис. 128)

Принцип работы водомерного стекла основан на законе о сообщающихся сосудах. На рисунке 128 показан резервуар (например, паровой котел), который частично заполнен водой, а над ней находится пар, и соединенная с ним стеклянная трубка. Резервуар и трубка вместе образуют систему сообщающихся сосудов.

Соединение происходит в двух точках:

1. Нижняя часть трубки соединена с резервуаром в той его части, где находится вода.

2. Верхняя часть трубки соединена с паровым пространством резервуара.

Такое двойное соединение имеет принципиальное значение. Благодаря верхнему соединению, давление пара ($p_{пар}$) над свободной поверхностью воды в резервуаре и в стеклянной трубке одинаково. Согласно закону сообщающихся сосудов, если на поверхности однородной жидкости в соединенных сосудах действует одинаковое давление, то жидкость в них устанавливается на одном уровне. Давление на любом горизонтальном уровне внутри жидкости должно быть одинаковым. Для уровня, проходящего через нижнее соединение, давление со стороны резервуара равно $p_1 = p_{пар} + \rho g h_1$, а со стороны трубки $p_2 = p_{пар} + \rho g h_2$, где $h_1$ и $h_2$ — высота столба воды в резервуаре и трубке соответственно, $\rho$ — плотность воды, $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Поскольку система находится в равновесии, $p_1 = p_2$, что приводит к равенству уровней: $h_1 = h_2$.

Таким образом, уровень воды, видимый в прозрачной трубке, точно соответствует уровню воды внутри непрозрачного котла. Это позволяет оператору визуально контролировать количество воды, что критически важно для безопасной эксплуатации оборудования, например, для предотвращения перегрева и взрыва парового котла.

Ответ: Принцип действия водомерного стекла основан на законе сообщающихся сосудов. Резервуар и водомерная трубка соединены снизу (с водой) и сверху (с паром), поэтому давление над поверхностью воды в них одинаково. В результате уровень воды в прозрачной трубке устанавливается на той же высоте, что и в резервуаре, что позволяет его визуально контролировать.

Принцип действия артезианского колодца (рис. 129)

Изображение (рис. 129), необходимое для объяснения принципа действия артезианского колодца, в задании отсутствует.

Ответ: Объяснение невозможно из-за отсутствия рисунка 129.