2024-03-22
В колбе находится некоторое количество воды, в которой плавает пробка. На сколько процентов изменится объем надводной части пробки, если из колбы выкачать воздух? Плотностью образовавшихся после откачки паров воды пренебречь. Плотность воды $\rho = 1,0 г/см^{3}$, плотность воздуха $\rho_{в} = 1,3 кг/м^{3}$.
Решение:
Обозначим $V_{0}$ - объём пробки, $V_{1}$ и $V_{2}$ -объёмы надводной части пробки до и после откачки, $\rho_{n}$ - плотность пробки. Запишем условия плавания пробки до и после откачки:
$\rho_{в} V_{1}g \rho (V_{0} - V_{1})g - \rho_{n} V_{0}g = 0; \rho(V_{0} - V_{2})g - \rho_{n} V_{0}g = 0$.
Откуда $\frac{V_{2}}{V_{1}} = \frac{ \rho - \rho_{в}}{ \rho} = 1 - \frac{ \rho_{в}}{ \rho }$. Надводная часть пробки потеряла в объёме $\alpha = \frac{V_{1} - V_{2}}{V_{1}} = 1 - \frac{V_{2}}{V_{1}} = \frac{ \rho_{в}}{ \rho} \approx 0,0013 = 0,13$%.