В горизонтально расположенной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещён столбик ртути длиной d, который отделяет воздух в трубке от атмосферы (рис. 1). Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на 50 в степени ° C. В результате объём, занимаемый воздухом, стал прежним (рис. 2). Температура воздуха в лаборатории 27 в степени ° C, а атмосферное давление составляет 750 мм рт. ст. Какова длина столбика ртути d? Ответ дайте в миллиметрах.

Изопроцессы — Задание 7 ЕГЭ по физике №00015733

Задание №7. МКТ

Изопроцессы

№2. Задание 7

ID: 00015733

В горизонтально расположенной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещён столбик ртути длиной $$d$$ , который отделяет воздух в трубке от атмосферы (рис. 1). Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на $50\,^\circ C$ . В результате объём, занимаемый воздухом, стал прежним (рис. 2). Температура воздуха в лаборатории $27\,^\circ C$ , а атмосферное давление составляет $$750$$ мм рт. ст. Какова длина столбика ртути $$d$$ ?

Ответ дайте в миллиметрах.

Рисунок к заданию 7 ЕГЭ по физике — Изопроцессы

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Идея

Объём запертого воздуха не изменился (рис. 1 и рис. 2 показывают одинаковый столбик воздуха) — значит, это изохорный процесс, и работает закон Шарля $\dfrac{p_1}{T_1} = \dfrac{p_2}{T_2}$ . Вся соль — правильно записать давление в двух положениях трубки.

Шаг 1. Давление в двух положениях

Горизонтально ртуть никуда не давит вдоль трубки, поэтому воздух держит просто атмосферу: $$p_1 = p_0 = 750$$ мм рт. ст. Когда трубку поставили запаянным концом вниз, столбик ртути оказался над воздухом и придавливает его своим весом, добавляясь к атмосфере: $$p_2 = p_0 + d = (750 + d)$$ мм рт. ст.

Шаг 2. Закон Шарля

$$T_1 = 27 + 273 = 300$$ К, $$T_2 = 300 + 50 = 350$$ К. Тогда $\dfrac{750}{300} = \dfrac{750 + d}{350}$ .

$750 + d = \dfrac{750 \cdot 350}{300} = 875 \Rightarrow d = 875 - 750 = 125$ мм.

Ответ

125

Другие задания по теме «Изопроцессы» (8)