Номер 10.13, страница 57 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Молекулярная физика. 10. Пары, жидкости и твердые тела - номер 10.13, страница 57.

Условие.

10.13*. Два сосуда наполнены водой до разных уровней и соединены трубками с кранами (см. рисунок). Что произойдет, если открыть только нижний кран? Если открыть только верхний? Воздух из сосудов откачан.

Решение.

Решение 2.

Если открыть только нижний кран?

При открытии нижнего крана система превращается в сообщающиеся сосуды. Согласно закону сообщающихся сосудов, в однородной жидкости, находящейся в покое, уровни в сосудах устанавливаются на одной высоте. В начальный момент уровень воды в сосуде 2 выше, чем в сосуде 1. Это означает, что гидростатическое давление, создаваемое столбом воды на уровне нижнего крана в сосуде 2, больше, чем в сосуде 1. Давление столба жидкости рассчитывается по формуле $p = \rho g h$, где $\rho$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота столба жидкости. Из-за этой разности давлений вода начнет перетекать из сосуда 2 (где давление больше) в сосуд 1 (где давление меньше) до тех пор, пока высота столбов воды, а следовательно и давления, не выровняются.

Ответ: Вода будет перетекать из второго сосуда в первый до тех пор, пока уровни воды в обоих сосудах не станут одинаковыми.

Если открыть только верхний кран?

Верхняя трубка соединяет пространства над поверхностью воды в сосудах. По условию задачи, воздух из сосудов откачан. Это означает, что в пространствах над водой находится вакуум (или насыщенный водяной пар, давление которого при одинаковой температуре будет одинаковым в обоих сосудах). Поскольку давление в пространствах над водой в обоих сосудах одинаково (практически равно нулю), открытие верхнего крана не создаст перепада давлений. Сама вода через верхнюю трубку не сообщается. Следовательно, никаких причин для перемещения жидкости между сосудами нет.

Ответ: Ничего не произойдет, уровни воды в сосудах не изменятся.