Параграф 42 ГДЗ Иванов 7 класс (Физика)

Для такого расчета мы должны знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определенной границы у атмосферы нет, а плотность воздуха на разной высоте различна. Измерить атмосферное давление можно с помощью опыта, предложенного итальянским ученым Торричелли.
2. Опишите опыт, с помощью которого можно измерить атмосферное давление.
Стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, наполняют ртутью. Затем, плотно закрыв другой конец трубки, ее переворачивают, опускают в чашку с ртутью и под ртутью открывают конец трубки. Часть ртути при этом выливается в чашку, а в трубке остается столб ее высотой около 760 мм. В трубке над ртутью воздуха нет, там безвоздушное пространство. Торричелли, предложивший описанный выше опыт, дал и его объяснение. Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке. Ртуть находится в равновесии. Значит, давление в трубке на уровне АВ равно атмосферному давлению. Если бы оно было больше атмосферного, то ртуть выливалась бы из трубки в чашку, а если меньше, то поднималась бы в трубке вверх.
3. Атмосферное давление равно 770 мм рт. ст. Что это означает?
Атмосферное давление равно 780мм рт.ст., то это значит, что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм.
4. Какие единицы атмосферного давления вам известны?
Мм.рт.ст
Паскаль
ЗАДАНИЕ
1. Если стакан с водой накрыть листом бумаги и, придерживая бумагу рукой, перевернуть, то бумага не отпадает после того, как рука убрана, а вода не вытекает (рис. 134). Почему?
На лист бумаги действует атмосферное давление.
Течь воды настолько ничтожно мала, что воздух не может подняться вверх и начать заполнять пространство.
2. В мелкую тарелку положили монету и налили воду, чтобы она лишь прикрывала монету. Используя рисунок 135, придумайте, как достать монету, не замочив рук.
Надо зажечь и подержать спичку в пустом стакане несколько секунд, после чего быстро поставить стакан кверху дном в тарелку около монеты. Вся вода из тарелки устремится под стакан, а монету можно будет взять с освобожденной от воды поверхности тарелки. Зажженная спичка в стакане позволяет воздуху в нем расширяется от нагревания и частично вытесняется. После то, как мы ставим стакан на тарелку, воздух в нем остывает и возвращается в прежний объем. Но теперь в стакане воздуха меньше, так как часть его была вытеснена. Под действием наружного давления воздуха в образовавшееся пустое пространство внутри стакана устремляется вода из тарелки.
Упражнение 25.
1. Столб воды какой высоты создаёт давление, равное 760 мм рт. ст.?
h = 760 мм рт.ст /(10Н/кг · 1000 кг/м3) = 101 308Па / 10 000Н/м3 = 10,13 м
2. Вычислите силу атмосферного давления на поршень шприца площадью 3 см* 1 2. Атмосферное давление равно 100 кПа.
Решение:
F = P/S = (100 000)/0.0003 = 333МН
Ответ: 333 МН
3. Выразите в гектопаскалях давление: 1 мм рт. ст.; 730 мм рт. ст.; 770 мм рт. ст.
а) 1 мм рт.ст = 1,33 гПа
б) 740 мм рт.ст = 986,59 гПа
в) 780 мм рт.ст = 1039,91 гПа
4*. Площадь дна кастрюли 1000 см2. Какое давление испытывает дно кастрюли, если в неё налить 3 кг воды?
p = F/S = mg/S = (3*10)/0.1 = 300 Па
Ответ: 300 Па

Вопросы

1. Давление воздуха нельзя рассчитывать по формуле $$p=\rho gh$$, потому что у атмосферы нет чёткой верхней границы, а плотность воздуха с высотой меняется. Поэтому для измерения атмосферного давления используют опыт Торричелли.

2. В стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, наливают ртуть. Затем трубку закрывают, переворачивают и опускают открытым концом в чашку с ртутью. После открытия конца трубки часть ртути выливается, а в трубке остаётся столб ртути высотой около 760 мм. Над ртутью в трубке образуется безвоздушное пространство. Атмосферное давление уравновешивает давление столба ртути.

3. Атмосферное давление, равное 770 мм рт. ст., означает, что воздух производит такое же давление, как вертикальный столб ртути высотой 770 мм.

4. Единицы атмосферного давления: мм рт. ст., Па, кПа, гПа.

Задания

1. На лист бумаги действует атмосферное давление. Оно прижимает бумагу к краям стакана сильнее, чем давление воды изнутри, поэтому бумага не отпадает и вода не вытекает.

2. Нужно нагреть воздух в пустом стакане, подержав в нём зажжённую спичку несколько секунд, затем быстро поставить стакан вверх дном рядом с монетой. После остывания воздух в стакане сжимается, и вода из тарелки втягивается под стакан. Монету можно взять, не замочив рук.

Упражнение 25

1. Найдём высоту столба воды, создающего давление, равное 760 мм рт. ст.:

$$p=\rho gh$$

$$h=\frac{p}{\rho g}=\frac{101300}{1000\cdot 10}=10{,}13\ \text{м}$$

Ответ: $10{,}13\ \text{м}$.

2.

Дано: $$p=100\ \text{кПа}=100000\ \text{Па}$$ $$S=3\ \text{см}^2=0{,}0003\ \text{м}^2$$

Найти: $$F$$

Решение:

$$F=pS$$

$$F=100000\cdot 0{,}0003=30\ \text{Н}$$

Ответ: $30\ \text{Н}$.

3. Переведём давление из мм рт. ст. в гектопаскали, используя соотношение $$1\ \text{мм рт. ст.}\approx 1{,}33\ \text{гПа}$$.

$$1\ \text{мм рт. ст.}\approx 1{,}33\ \text{гПа}$$

$$730\ \text{мм рт. ст.}\approx 730\cdot 1{,}33=970{,}9\ \text{гПа}$$

$$770\ \text{мм рт. ст.}\approx 770\cdot 1{,}33=1024{,}1\ \text{гПа}$$

Ответ: $1{,}33\ \text{гПа}$; $970{,}9\ \text{гПа}$; $1024{,}1\ \text{гПа}$.

4.

Дано: $$S=1000\ \text{см}^2=0{,}1\ \text{м}^2$$ $$m=3\ \text{кг}$$ $$g\approx 10\ \text{Н/кг}$$

Найти: $$p$$

Решение:

$$p=\frac{F}{S}=\frac{mg}{S}$$

$$p=\frac{3\cdot 10}{0{,}1}=300\ \text{Па}$$

Ответ: $300\ \text{Па}$.