Cho 1 ống nghiệm 1 đầu kín được đặt nằm ngang; tiết diện đều, bên trong có cột không khí cao l=20cm ngăn cách với bên ngoài bằng giọt thủy ngân dài d=4cm. Cho áp suất khí quyển là
Chiều dài cột khí là bao nhiêu khi ống đứng thẳng miệng ở dưới?
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
- Trạng thái 1 của không khí trong ống nằm ngang. Với lượng khí ở bên phải cũng như ở bên trái cột thủy ngân: p 1 ; V 1
- Trạng thái 2 của không khí khi ống nằm nghiêng.
+ Với lượng khí ở bên trái: p 2 ; V 2
+ Với lượng khí ở bên phải: p ' 2 ; V ' 2
- Trạng thái 3 của không khí khi ống thẳng đứng.
+ Với lượng khí ở bên trái: p 3 ; V 3
+ Với lượng khí ở bên phải: p ' 3 ; V ' 3
Theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. Ta có:
p 1 V 1 = p 2 V 2 = p 3 V 3 => p 1 l 1 = p 2 l 2 = p 3 l 3
Và p 1 V 1 = p ' 2 V ' 2 = p ' 3 V ' 3 => p 1 l 1 = p ' 2 l ' 2 = p ' 3 l ' 3
Khi ống nằm nghiêng thì: l 2 = l 1 – ∆ l 1 và l ' 2 = l 1 + ∆ l 1
Khi ống thẳng đứng thì: l 3 = l 1 – ∆ l 2 và l ' 3 = l1 + ∆ l 2
Ngoài ra, khi cột thủy ngân đã cân bằng thì:
p 2 = p ' 2 + ρ ghsin α và p 3 = p ' 3 + ρ gh.
Thay các giá trị của l 2 , l 3 , l ' 2 , l ' 3 , p 2 , p 3 vào các phương trình của định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt ở trên, ta được:
p 1 l 1 = ( p ' 2 + ρ ghsinα)( l 1 – ∆ l 1 )
p 1 l 1 = ( p ' 3 + ρ gh)( l 1 – ∆ l 2 )
p 1 l 1 = p ' 2 ( l 1 + ∆ l 1 ) và p 1 l 1 = p ' 3 ( l 1 + ∆ l 2 )
giải hệ phương trình trên với p 1 ta có:
p 1 ≈ 6 mmHg
a. Ống thẳng đứng miệng ở dưới
Ta có p 1 . V 1 = p 2 . V 2
{ p 1 = p 0 + h = 76 + 15 = 91 ( c m H g ) V 1 = l 1 . S = 30. S { p 2 = p 0 − h = 76 − 15 = 61 ( c m H g ) V 2 = l 2 . S ⇒ 91.30. S = 61. l 2 . S ⇒ l 2 = 44 , 75 ( c m )
b. Ống đặt nghiêng góc 30 0 so với phương ngang, miệng ở trên.
Cột thủy ngân có đọ dài là h nhưng khi đặt nghiêng ra thì đọ cao của cột thủy ngân là h / = h . sin 30 0 = h 2
Ta có p 1 . V 1 = p 3 . V 3
V ớ i { p 3 = p 0 + h / = 76 + 7 , 5 = 83 , 5 ( c m H g ) V 3 = l 3 . S ⇒ 91.30. S = 83 , 5. l 3 . S ⇒ l 3 = 32 , 7 ( c m )
c, Ống đặt nghiêng góc 30 0 so với phương ngang, miệng ở dưới.
Cột thủy ngân có đọ dài là h nhưng khi đặt nghiêng ra thì đọ cao của cột thủy ngân là h / = h . sin 30 0 = h 2
p 1 . V 1 = p 4 . V 4 V ớ i { p 4 = p 0 − h / = 76 − 7 , 5 = 68 , 5 ( c m H g ) V 4 = l 4 . S ⇒ 91.30. S = 68 , 5. l 4 . S ⇒ l 4 = 39 , 9 ( c m )
d. Ống đặt nằm ngang p 5 = p 0
Ta có p 1 . V 1 = p 5 . V 5 ⇒ 91.30. S = 76. l 5 . S ⇒ l 5 = 35 , 9 ( c m )
Đáp án A.
Tương tự lúc này ta có:
p 0 l S = p 0 − d l 2 S ⇒ l 2 = p 0 p 0 − d . l = 76 72 .20 = 21 , 111 c m