Упражнение 21

Физика А.В. Перышкин

1.На рисунке 131 изображён водяной барометр, созданный Паскалем в 1646 г. Какой высоты был столб воды в этом барометре при атмосферном давлении, равном 760 мм рт. ст.?

2. В 1654 г. Отто Герике в г. Магдебурге, чтобы доказать существование атмосферного давления, провёл такой опыт. Он выкачал воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе. Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей (рис. 132). Вычислите силу, сжимающую полушария, если считать, что она действует на площадь, равную 2800 см2, а атмосферное давление равно 760 мм рт. ст.

3. Из трубки длиной 1 м, запаянной с одного конца и с краном на другом конце, выкачали воздух. Поместив конец с краном в ртуть, открыли кран. Заполнит ли ртуть всю трубку? Если вместо ртути взять воду, заполнит ли она всю трубку?

В данной задаче большую роль на заполнение трубки ртутью, будет влиять атмосферное давление. Предположим, что оно равно 760 мм рт ст, то есть 76 см = 0,76 м трубки будет заполнено ртутью. А вода, в свою очередь, безусловно заполнит всю трубку, так как плотность ртути примерно в 13 раз превышает плотность воды.

4. Выразите в гектопаскалях давление, равное: 740 мм рт. ст.; 780 мм рт. ст.

Для выполнения этого задания следует уяснить: 1 мм рт ст = 133,3 Па. Поняв это, с легкостью выполним эту задачу:

740 мм рт ст = 740 • 133,3 = 98642 Па = 987 гПа

780 мм рт ст = 780 • 133,3 = 103974 Па = 1040 гПа

5. Рассмотрите рисунок 130. Ответьте на вопросы.
а) Почему для уравновешивания давления атмосферы, высота которой достигает десятков тысяч километров, достаточно столба ртути высотой около 760 мм?
б) Сила атмосферного давления действует на ртуть, находящуюся в чашке, сверху вниз. Почему же атмосферное давление удерживает столб ртути в трубке?
в) Как повлияло бы наличие воздуха в трубке над ртутью на показания ртутного барометра?
г) Изменится ли показание барометра, если трубку наклонить; опустить глубже в чашку со ртутью?

а) Этого достаточно, потому, что плотность ртути, и следовательно, давление ее столба намного больше плотности атмосферы.
б) Потому что, по закону Паскаля это давление передается снизу вверх на столб ртути.
в) Ртуть бы поднялась до определенного уровня, но не выше его при любом давлении. Выше подниматься ртути не дала бы сила упругости воздуха.
г) Однозначно, его показания не изменятся.