Параграф 44 ГДЗ Иванов 7 класс (Физика)

Задача

Для изменения давлений, больших или меньших атмосферного, используют приборы манометры.
2. Каковы устройство и принцип действия открытого жидкостного манометра?
Он состоит из двухколенной стеклянной трубки, в которую наливают какую-нибудь жидкость. Соединим манометр с круглой плоской коробкой, одна сторона которой затянута резиновой пленкой. Если слегка надавить пальцем на пленку, то уровень жидкости в колене манометра, соединенном с коробкой, понизится, в другом же колене повысится. При надавливании на пленку увеличивается давление воздуха в коробке. По закону Паскаля это увеличение давления передается и жидкости в том колене манометра, которое присоединено к коробке. Поэтому давление на жидкость в этом колене будет больше, чем в другом, где на жидкость действует атмосферное давление. Под действием силы этого избыточного давления жидкость начнет перемещаться: в колене со сжатым воздухом жидкость опустится, в другом – поднимется. Жидкость придет в равновесие, когда избыточное давление сжатого воздуха уравновесится давлением, которое производит столб жидкости в другом колене манометра.
Чем сильнее давить на пленку, тем выше столб жидкости, тем больше его давление. Следовательно, об изменении давления можно судить по высоте этого столба.
3. Как с помощью жидкостного манометра показать, что давление жидкости на одной глубине по всем направлениям одинаково?
Если установить коробочку прибора на какой-нибудь глубине внутри жидкости и поворачивать ее пленкой вверх, вбок и вниз, то показания манометра при этом не будут меняться. На одном и том же уровне внутри жидкости давление по всем направлениям одинаково.
4. Каковы устройство и принцип действия металлического манометра?
Основная часть – согнутая в дугу металлическая трубка, один конец которой закрыт. Другой конец трубки посредством крана сообщается с сосудом, в котором измеряют давление. При увеличении давления трубка разгибается и движение ее закрытого конца при помощи рычага и зубатки передается стрелке, движущейся около шкалы прибора. При уменьшении давления трубка благодаря своей упругости возвращается в прежнее положение, а стрелка – к нулевому давлению шкалы.
5. На каком явлении основано действие поршневого жидкостного насоса? Каков принцип действия такого насоса?
Насос, который представлен в учебнике, состоит из цилиндра, внутри которого ходит вверх и вниз плотно прилегающий к стенкам поршень. В нижней части цилиндра установлен клапан, открывающийся только вверх. В самом поршне имеется клапан, так же открывающийся только вверх. При движении поршня вверх вода под действием атмосферного давления входит в трубу, поднимает нижний клапан и движется за поршнем. При движении поршня вниз вода, находящаяся под поршнем, давит на нижний клапан, и он закрывается. Одновременно под давлением воды открывается клапан внутри поршня, и вода переходит в пространство над поршнем. При следующем движении поршня вверх вместе с ним поднимается и находящаяся над ним вода, которая и выливается в отводящую трубу.
6. Объясните принцип работы поршневого жидкостного насоса с воздушной камерой (см. рис. 146).
Внутри стеклянной трубки находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен в воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода. Происходит это потому, что при подъеме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под действием атмосферного давления устремляется вслед за поршнем вода. На этом основано действие поршневых насосов.
Упражнение 27.
1. Рассчитайте предельную высоту, на которую поршневым жидкостным насосом (см. рис. 145) вручную можно поднять нефть, ртуть при нормальном атмосферном давлении.
Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст., соответственно ртуть можно поднять на высоту равную 760 мм
2. На уровне моря при помощи всасывающего поршневого насоса можно поднять воду до высоты 10 м. На какую высоту можно поднять воду на горе, где давление 600 мм рт. ст.?
p1/p2 = h1/h2
h2 = h1*p2/p1 = 10м·(600 мм.рт.ст)/(760 мм рт.ст) = 7,9 м
Ответ: 7,9 м

Подробный ответ

Вопросы

1. Для измерения давлений, больших или меньших атмосферного, используют манометры.

2. Открытый жидкостный манометр состоит из двухколенной стеклянной трубки, в которую налита жидкость. Одно колено соединяют с сосудом, давление в котором измеряют, другое сообщается с атмосферой. При увеличении давления в сосуде жидкость в соединённом колене опускается, а в другом поднимается. По разности уровней жидкости судят о величине давления.

3. Если опустить коробочку манометра на одну и ту же глубину в жидкость и поворачивать её пленкой вверх, вбок и вниз, показания не изменятся. Значит, на одной и той же глубине давление жидкости по всем направлениям одинаково.

4. Металлический манометр состоит из согнутой в дугу металлической трубки, один конец которой закрыт. Другой конец соединяют с сосудом, где измеряют давление. При увеличении давления трубка разгибается, и это движение через рычаг и зубчатую передачу передаётся стрелке. При уменьшении давления трубка благодаря упругости возвращается в исходное положение, а стрелка — к нулю.

5. Действие поршневого жидкостного насоса основано на действии атмосферного давления и клапанов, открывающихся только в одну сторону. При движении поршня вверх вода под действием атмосферного давления входит в насос. При движении вниз вода проходит через клапан в поршне. При следующем ходе вверх вода поднимается и выливается в отводящую трубу.

6. В поршневом жидкостном насосе с воздушной камерой при подъёме поршня над водой образуется разрежение, и вода под действием атмосферного давления устремляется вслед за поршнем. На этом основана работа насоса.

Упражнение 27

1. Предельная высота подъёма жидкости в поршневом насосе определяется атмосферным давлением. Для ртути она равна высоте ртутного столба при нормальном атмосферном давлении:

$$h=760\ \text{мм}=0{,}760\ \text{м}$$

Для нефти предельная высота будет больше, но в условии не дана её плотность, поэтому численно определить её нельзя. Для ртути:

Ответ: $$0{,}760\ \text{м}$$.

Дано:

$$h_1=10\ \text{м}$$

$$p_1=760\ \text{мм рт. ст.}$$

$$p_2=600\ \text{мм рт. ст.}$$

Найти: $$h_2-?$$

Решение: при одинаковой жидкости высота подъёма пропорциональна атмосферному давлению:

$$\frac{h_1}{h_2}=\frac{p_1}{p_2}$$

$$h_2=h_1\frac{p_2}{p_1}$$

$$h_2=10\cdot\frac{600}{760}\approx 7{,}9\ \text{м}$$