Консультация № 47707
29.06.2006, 19:48
0.00 руб.
0 9 4
Дорогие эксперты, дабы не оставлять вас без работы и немного размять ваши мозги предлагаю задачу, которую было бы неплохо решить, вот она:стеклянную палочку длиной 1 метр засунули в ртуть наполовину, затем плотно закупорили внешний конец палочки и стали вынимать.Какой длины столбик ртути останется в палочке?Вот такие пирожки,сам решал, но ответ не сошелся почему-то, может вам повезет больше.

Обсуждение

Неизвестный
29.06.2006, 21:01
общий
это ответ
Здравствуйте, ClassiK!
Если 1-метровую стеклянную палочку засунуть в ртуть, а потом вытащить, то мм, которые останутся в палочке, равны атмосферному давлению, т. е. Милиметрам Ртутного Столба. Если же ту же палочку погрузить в ртуть лишь наполовину, то, по-моему, останется половина атмосферного давления, т. е.
Милиметры Ртутного Столба : 2.
Вобщем, все зависит от обстановки.
Неизвестный
29.06.2006, 21:43
общий
это ответ
Здравствуйте, ClassiK!
Встречал я уже такую задачу... только там условий было больше :-/
Впрочем, видимо, все сокращается.
Сразу после того, как верхний конец закупорили в воздушном пространстве внутри палочки находится воздух под давлением 1атм. Но по мере того, как палочку вытаскивают ртуть "вытекает" вниз, плотность воздуха уменьшается и пропорционально - давление. Конечное давление выражается через формулу: pV = const, 1атм*0.5м*S = p*(1м-h)*S, где h - высота столба ртути в метрах, который останется. Ртуть, как я понимаю, не смачивает поверхность стекла, так что силами поверхностного натяжения можно пренебречь.
Ну и остается добавить, что (1атм - p) - будет равно давлению, удерживающему 1000h мм ртутного столба. 1000h потому, что высота в метрах.
Дальше сами разберетесь... но для проверки себя все-таки спрошу ответ: 147мм?
Неизвестный
29.06.2006, 22:24
общий
это ответ
L.b.s.
Здравствуйте, ClassiK!
Если пренебречь силами поверхностного натяжения, на столб ртути действуют три силы:
Сила тяжести (вниз) m*g=ro*x*S*g ;
Атмосферное давление (вверх) Pатм*S
Давление газа в полости над ртутью (вниз) Px*S
Последнее в общем случае определяется из соотношения P*V^n=const
т.е. Pатм*(S*0.5м)^n=Px*[S*(1м-x)]^n
где n - показатель политропы.
Я бы принял n=1, что соответствует изотермическому процессу, но возможно нужно взять n=k - показатель адиабаты для воздуха. Этим и объясняется расхождение в ответе.
Удачи!
P.S.
x - искомая величина
Pатм - атмосферное давление
Px - давление в полости
S - площадь сечения трубки
ro - плотность ртути
Неизвестный
30.06.2006, 19:21
общий
> немного не понял, а давление воздуха над > столбиком ртути из какого пальца высосать?Вот из этого:Pатм*(S*0.5м)^n=Px*[S*(1м-x)]^nllVPx=Pатм*[0.5м/(1м-x)]^nПосле подстановки во второй закон Ньютона получится уравнение с одной неизвестной - x
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
01.07.2006, 14:46
общий
это ответ
Здравствуйте, ClassiK!

Просмотрел ответы других экспертов на Ваш вопрос и попробовал решить задачу сам. Решение - в приложении. Извините, если что не так.

С уважением,
Mr. Andy.


Приложение:
Пусть h - высота оставшегося после вынимания трубки столба ртути, l - длина трубки, p - атмосферное давление, p* - давление воздуха в трубке после вынимания, r - плотность ртути. Глубина нижнего конца трубки под свободной поверхностью ртути равна l/2.Состояние 1: трубка закрыта, но не вынута из ртути; воздух в трубке имеет высоту (l-l/2)=l/2 и давление p.Состояние 2: трубка вынута из ртути; воздух в трубке имеет высоту (l-h) и давление p* (воздух расширился).Если трубку вынимать медленно, то процесс расширения воздуха изотермический, и (l/2)p=(l-h)p* (1). Выражаем p* через известные величины p, l. Равновесие воздуха в трубке описывается выражением p*+rhg=p (ртуть не смачивает стекло), откуда p*=p-rhg. Подставляем это значение в выражение (1) и получаем(l/2)p=(l-h)(p-rhg), откуда rgh^2-(rlg+p)h+(l/2)p=0. Здесь удобнее перейти к числовым значениям:13,6*(10^3)*9.81*h^2-h(13,6*10^3*1*9,81+(1,013*10^5)/2)+5,065*10^4=0, 1,334h^2-2,347h+0,507=0.У последнего уравнения два корня: h=1,51 и h=0,25. При наших исходных данных имеет смысл только h=0,25 м.Ответ: 0,25 м.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
03.07.2006, 10:24
общий
Здравствуйте!Полагаю, что если ход решения и числовые подстановки правильные, то и ответ правильный. Поэтому на экзамене бояться нечего. Правда, в моё время централизованного тестирования не было, поэтому насчёт такой формы экзамена ничего сказать не могу. А на обычном экзамене, думаю, оценку снижать не за что. К тому же в книгах тоже бывают ошибки и опечатки. Интересно, откуда Вы взяли эту задачу? С удовольствием на досуге порешал бы нечто подобное...
Об авторе:
Facta loquuntur.
Неизвестный
03.07.2006, 12:30
общий
Задачи такого рода встречаются на вступительных экзаменах в МЭИ.Нечто подобное попалось и мне на экзамене, правда я ее не успел дорешать,благо никаких числовых данных не было и вспомнить ее не составляет труда:трубку,в которую было налито масло опустили в сосуд с водой, при этом какая-то часть масла оказалось ниже уровня вода, а какая-то выше.Система масло-вода находится в равновесии.Найти работу, которую необходимо совершить для того, чтобы при помощи невесомого поршня, сравнять уровни воды и масла.Известны плотность масла, высота столбика масла,плотность воды.как решите, выложите решение здесь, очень интересно посмотреть каким путем вы пойдете.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
03.07.2006, 13:10
общий
Здравствуйте, ClassiK! Попробую решить задачу в свободное время. В любом случае отправлю Вам сообщение по внутренней почте портала.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
04.07.2006, 09:01
общий
Здравствуйте, ClassiK!Вот что вышло из моей попытки решить предложенную Вами задачу по определению работы.Направим ось Ol вертикально вниз, поместив начало отсчёта в точке, соответствующей уровню исходного столба масла. Работа, затраченная на выравнивание уровней воды и масла численно равна интегралу I(0, h-∆h) (F(l)dl, где h – высота столба масла над уровнем воды.Выразим силу давления поршня F(l) через перемещение l. Сила F(l) численно равна разности выталкивающей силы и веса столба масла: F(l)=(ρв-ρм)gSl, где ρв – плотность воды, ρм – плотность масла, g – ускорение свободного падения, S – площадь поперечного сечения трубки с маслом.Для того, чтобы найти ∆h, входящее в верхний предел интеграла (∆h – высота, на которую поднимается уровень воды в сосуде при выливании масла), данных недостаточно. Но если предположить, что величина ∆h пренебрежимо мала, то искомая работа найдётся из соотношенияA=(ρв-ρм)gS*I(0, h)(l*dl), т.е.A=(1/2)(ρв-ρм)gSh^2.Поскольку S неизвестно, а Sh=V (V – объём масла над уровнем воды), то можно найти удельную работу (работу, приведенную к единице объёма):a=A/V=(1/2)(ρв-ρм)gh.Или я что-то недопонял?
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа