Открытую с двух концов вертикальную стеклянную трубку длиной 0,5 м наполовину погружают в ртуть. Затем трубку закрывают сверху и вынимают. Какова длина оставшегося в трубке столбика ртути?
от

1 Ответ

дано:  
- длина трубки L = 0.5 м  
- высота, на которую трубка погружена в ртуть, H = 0.25 м (половина от L)  
- плотность ртути ρ_рт = 13600 кг/м³  
- атмосферное давление P0 ≈ 101325 Па  

найти:  
длину оставшегося в трубке столбика ртути h

решение:  
1. Когда трубка закрыта и вынимается из ртути, в ней остается воздух. Давление воздуха в трубке равно атмосферному давлению минус давление столбика ртути.

2. Давление столбика ртути, находящегося в трубке, можно выразить через высоту H и плотность ртути:  
P_рт = ρ_рт * g * H,  
где g ≈ 9.81 м/с².

3. Подставим значения:  
P_рт = 13600 * 9.81 * 0.25  
P_рт = 336.75 * 0.25  
P_рт = 8400.75 Па  

4. Теперь найдем давление, которое будет в трубке после того, как ее вынули из ртути:  
P_вт = P0 - P_рт  
P_вт = 101325 - 8400.75  
P_вт = 92824.25 Па  

5. Это давление создает столбик ртути в трубке, который равен h. Уравнение давления для столбика ртути в трубке:  
P_вт = ρ_рт * g * h  

6. Перепишем уравнение для нахождения h:  
h = P_вт / (ρ_рт * g)

7. Подставим известные значения:  
h = 92824.25 / (13600 * 9.81)  
h = 92824.25 / 133416  
h ≈ 0.694 м  

8. Однако длина трубки составляет 0.5 м, поэтому максимальная возможная высота столбика ртути не может превышать эту величину.

9. Находим оставшуюся длину столбика ртути:  
d = L - H  
d = 0.5 - 0.25  
d = 0.25 м  

ответ:  
Длина оставшегося в трубке столбика ртути составляет approximately 0.25 м.
от