Ответьте на вопросы, страница 156 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему при увеличении давления трубка металлического манометра распрямляется?

2. Почему чувствительность манометра, заполненного водой, больше, чем у манометра, заполненного ртутью?

3. Почему поршень насоса должен плотно прилегать к стенкам цилиндра?

4. С какой целью в нефтеносный слой закачивают воздух? Почему эксплуатация нефтяных скважин - дело сложное и ответственное?

1. Основным элементом металлического манометра является согнутая в дугу полая трубка, имеющая в поперечном сечении не круглую, а овальную или эллиптическую форму. Один конец трубки запаян, а другой соединен с резервуаром, в котором измеряется давление. Когда давление внутри трубки возрастает, действующие на ее внутренние стенки силы стремятся изменить ее поперечное сечение, сделав его более круглым. Так как площадь внешней, более длинной стенки дуги больше площади внутренней, более короткой, то результирующая сила, действующая на стенки, приводит к тому, что вся изогнутая трубка стремится распрямиться. Это движение через систему рычагов передается на стрелку, которая показывает давление на шкале.

Ответ: Трубка металлического манометра распрямляется, потому что под действием внутреннего давления ее овальное сечение стремится стать круглым, что и вызывает распрямление всей изогнутой трубки.

2. Чувствительность жидкостного манометра зависит от плотности жидкости, которая в нем используется. Давление столба жидкости определяется формулой $p = \rho \cdot g \cdot h$, где $\text{p}$ – давление, $\rho$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, $\text{h}$ – высота столба жидкости. Из этой формулы следует, что высота столба жидкости $\text{h}$ обратно пропорциональна ее плотности $\rho$ при одинаковом измеряемом давлении $\text{p}$ ($h = p/(\rho g)$). Плотность воды (около $1000 \text{ кг/м}^3$) значительно меньше плотности ртути (около $13600 \text{ кг/м}^3$). Поэтому для уравновешивания одного и того же давления потребуется столб воды гораздо большей высоты, чем столб ртути. Большее изменение высоты столба жидкости при том же изменении давления означает большую чувствительность прибора.

Ответ: Чувствительность манометра, заполненного водой, больше, так как плотность воды значительно меньше плотности ртути, и одно и то же давление вызывает большее изменение уровня жидкости, что позволяет точнее измерять небольшие изменения давления.

3. Поршень насоса является ключевым элементом, который обеспечивает перемещение жидкости или газа. Его работа основана на создании разности давлений. При движении поршня в одну сторону он создает за собой область пониженного давления (разрежение), куда засасывается среда. При движении в обратную сторону он сжимает среду перед собой, создавая область повышенного давления и выталкивая ее из насоса. Если поршень не будет плотно прилегать к стенкам цилиндра, то между ними останутся зазоры. Через эти зазоры перекачиваемая среда будет перетекать из области высокого давления в область низкого, что резко снизит создаваемую разность давлений и, следовательно, эффективность насоса. В худшем случае насос вообще не сможет создать давление, необходимое для своей работы.

Ответ: Плотное прилегание поршня к стенкам цилиндра необходимо для создания и поддержания требуемой разности давлений, которая обеспечивает всасывание и нагнетание перекачиваемой среды, предотвращая ее утечки внутри насоса.

4. Воздух (а также воду или другие газы) закачивают в нефтеносный пласт для поддержания или увеличения в нем давления. В процессе добычи нефти естественное пластовое давление, которое выталкивает нефть на поверхность, со временем падает. Закачка воздуха компенсирует это падение, создавая избыточное давление, которое продолжает вытеснять нефть из пористых пород к добывающим скважинам. Это один из методов увеличения нефтеотдачи пластов.
Эксплуатация нефтяных скважин — дело сложное и ответственное по ряду причин:
1. Технологическая сложность: Скважины бурятся на огромную глубину (тысячи метров), часто в экстремальных условиях (море, вечная мерзлота). Это требует сложного, дорогого и надежного оборудования, способного выдерживать колоссальные давления и температуры.
2. Экологическая ответственность: Аварии на скважинах, приводящие к разливам нефти и выбросам газа, могут вызвать масштабные экологические катастрофы, нанося непоправимый вред окружающей среде. Поэтому требуется строгое соблюдение норм безопасности и природоохранного законодательства.
3. Опасность для людей: Работа на скважине сопряжена с высоким риском для жизни и здоровья из-за наличия легковоспламеняющихся веществ под высоким давлением и использования тяжелой техники.
4. Экономическая составляющая: Проекты по добыче нефти требуют огромных капиталовложений. Любая ошибка может привести к колоссальным финансовым потерям и нерациональному использованию ценнейшего невозобновляемого природного ресурса.

Ответ: Воздух в нефтеносный слой закачивают для поддержания пластового давления с целью увеличения добычи нефти. Эксплуатация скважин является сложной и ответственной задачей из-за технических трудностей бурения и добычи, высоких экологических рисков, опасности для персонала и огромных финансовых затрат.