Качественная задача (объяснение физических процессов и свойств тел) · 66 заданий
- Задание №19№19Лёгкое
На одну чашу весов поставили блюдце с горячей водой, а на другую – уравновешивающие её гири. Сохранится ли с течением времени это равновесие? Ответ по…
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №19№19Сложное
К невесомой нити (см. рисунок) подвешен груз А. К нему на пружине прикрепляют груз В и затем нить пережигают. Какой из грузов в начале падения имеет о…
Второй закон Ньютона
- Задание №19№19Среднее
Колбу с жидкостью поместили в сосуд с водой (см. рисунок), при этом наблюдали повышение уровня жидкости в трубке. Сравните первоначальные температуры…
Тепловое расширение и сжатие
- Задание №19№19Лёгкое
Два ученика одновременно измеряли атмосферное давление с помощью барометра: один – находясь в школьном дворе под открытым небом, другой – в кабинете ф…
Давление
- Задание №19№19Среднее
Капля маслянистой жидкости попадает на поверхность воды и растекается, образуя тонкую плёнку. Обязательно ли эта плёнка закроет всю поверхность воды?…
Основные положения МКТ
- Задание №19№19Сложное
Два спиртовых термометра – большой и маленький – сделаны из одинакового материала. Большой термометр значительно тяжелее и содержит, соответственно, б…
Уравнение теплового баланса
- Задание №19№19Среднее
В два одинаковых стакана налита вода до одной высоты. В один стакан опустили сплошной стальной брусок, а в другой – сплошной медный брусок той же масс…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19Лёгкое
Для того чтобы стеклянный стакан не треснул, какую ложку (деревянную или металлическую) следует в него опустить, прежде чем налить кипяток? Ответ пояс…
Виды теплопередачи
- Задание №19№19Лёгкое
Каким образом легче резать картон с помощью ножниц: помещая картон у кончиков лезвий или ближе к их середине? Ответ поясните.
Простые механизмы. Рычаг. КПД
- Задание №19№19Лёгкое
В сосуде с водой находятся три бруска, которые в равновесии располагаются так, как показано на рисунке. Бруски сделаны из разных материалов, но имеют…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19Лёгкое
Стёкла окон дома или его стены в лучах солнечного света кажутся более тёмными? Ответ поясните.
Отражение света
- Задание №19№19Сложное
Колбу с газом соединили с U-образным жидкостным манометром (рис. 1). После того как колбу опустили в сосуд с водой, показания манометра изменились (ри…
Внутренняя энергия
Запаянную с одного конца трубку опускают открытым концом
в воду на половину длины трубки (см. рисунок). Как изменится уровень воды в трубке после того, как атмосферное давление увеличится? Ответ поясните.
Решение
Решение.
Для решения данной задачи проанализируем условия равновесия воздуха внутри трубки и влияние внешнего давления на систему.
1. Условие равновесия. Внутри трубки над водой находится запертый воздух. Давление этого воздуха pв уравновешивается внешним давлением. Согласно закону Паскаля, давление в жидкости на одном и том же горизонтальном уровне одинаково. На уровне открытого нижнего конца трубки давление создаётся атмосферой и столбом воды в сосуде. Внутри трубки на этом же уровне давление складывается из давления воздуха в трубке pв и гидростатического давления столбика воды в трубке ρghв. Таким образом, давление воздуха в трубке напрямую зависит от атмосферного давления pатм.
2. Связь давлений. Если пренебречь изменением уровня воды в самом сосуде (так как его площадь обычно много больше площади сечения трубки), то можно сказать, что при увеличении атмосферного давления pатм давление, передаваемое водой внутрь трубки, также увеличивается. Чтобы восстановилось равновесие, давление воздуха внутри трубки pв должно возрасти.
3. Закон Бойля-Мариотта. При неизменной температуре (процесс изотермический) произведение давления газа на его объем есть величина постоянная: pV=const. Чтобы давление воздуха внутри трубки pв увеличилось, его объём V должен уменьшиться.
4. Изменение уровня воды. Уменьшение объёма воздуха в запаянной сверху трубке означает, что вода будет сильнее входить внутрь трубки, сжимая газ. Следовательно, уровень воды внутри трубки поднимется (станет выше относительно краев трубки).
Вывод: При увеличении атмосферного давления внешняя среда сильнее «давит» на воду, которая, в свою очередь, сильнее сжимает воздух внутри трубки. Объём воздуха уменьшается, и уровень воды в трубке повышается.
Ответ: Уровень воды в трубке повысится.
Источник: ФИПИ