Задача по МКТ, термодинамике №38

В закрытой с одного конца гладкой трубки постоянного сечения находится столбик воздуха и ртути (см. рисунок). При горизонтальном расположении трубки длина столбика воздуха, запертого ртутью, равна l1 = 40  см, а при вертикальном расположении трубки, если поставить трубку отверстием вверх, то длина столбика воздуха, запертого ртутью равна l2 =25  см. Какова длина ртутного столбика? Атмосферное давление 750 мм рт. ст. Температуру воздуха в трубке считать постоянной. Ответ дайте в сантиметрах и округлите до целого.

PIC

Когда трубка расположена горизонтально объем воздуха равен

V1 = l1S,

где S  – площадь трубки.
А его давление равно

p1 = p0,

где p0  – атмосферное давление воздуха (так как столбик ртути находится в равновесии).
При расположении трубки вертикально объем воздуха изменится до

V2 = l2S

А его давление из условия равновесия столбика ртути

p2 = p0 +ρgl,

где ρ  – плотность ртути.
Так как температура в процессе постоянна, то по закону Бойля– Мариотта

p1V1 = p2V2 ⇒ p0l1S = (p0+ ρgl)l2S

Атмосферное давление равно:

p0 = ρgH,

где H = 750  мм.
Отсюда длина столбика ртути

    p0(l1 − l2) 13600 кг/м3⋅10 Н/ кг⋅75 см(40 см − 25 см) L = ---ρgl2---= ------13600 кг/м3⋅10-Н/кг⋅25 см-----= 45 см
Оцените статью
Я решу все!