Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 5890
2018-01-01 
Пробирка погружена в воду своим открытым концом на глубину, равную половине ее длины. Уровень воды в пробирке совпадает с уровнем воды в резервуаре. Начальная температура всей системы $T_{1} = 273^{ \circ} К$. При какой максимальной длине пробирки воздух из нее начнет выходить, если температуру системы довести до $T_{2} = 373^{ \circ} К$? Наружное давление $P_{0} = 1 атм$. Давлением паров воды при $0^{ \circ} С$ пренебречь.
Решение:
При $100^{ \circ} С$ в пробирке будут воздух и водяные пары. Они могут выходить из пробирки, если их общее давление будет больше или по крайней мере равно внешнему давлению на глубине $L/2$; давление насыщающих паров воды при $100^{ \circ} С$ равно 1 атм, т. е. равно $P_{0}$,
$P_{0} + P_{1} \geq \rho g \frac{L}{2} + P_{0}, P_{1} \geq \rho g \frac{L}{2}$.
В начале опыта давление воздуха в пробирке, очевидно, равнялось атмосферному. Из рис. видно, что
$\frac{P_{0} \frac{L}{2}S}{T_{1}} = \frac{P_{1}LS}{T_{2}}, P_{1} = P_{0} \frac{T_{2}}{2T}$ или $\rho g \frac{L}{2} \leq P_{0} \frac{T_{2}}{2T_{1}}$.
Итак,
$L \leq \frac{P_{0}}{ \rho g} \frac{T_{2}}{T_{1}} = 13,6 м$.
Пробирка погружена в воду своим открытым концом на глубину, равную половине ее длины. Уровень воды в пробирке совпадает с уровнем воды в резервуаре. Начальная температура всей системы $T_{1} = 273^{ \circ} К$. При какой максимальной длине пробирки воздух из нее начнет выходить, если температуру системы довести до $T_{2} = 373^{ \circ} К$? Наружное давление $P_{0} = 1 атм$. Давлением паров воды при $0^{ \circ} С$ пренебречь.
Решение:
При $100^{ \circ} С$ в пробирке будут воздух и водяные пары. Они могут выходить из пробирки, если их общее давление будет больше или по крайней мере равно внешнему давлению на глубине $L/2$; давление насыщающих паров воды при $100^{ \circ} С$ равно 1 атм, т. е. равно $P_{0}$,
$P_{0} + P_{1} \geq \rho g \frac{L}{2} + P_{0}, P_{1} \geq \rho g \frac{L}{2}$.
В начале опыта давление воздуха в пробирке, очевидно, равнялось атмосферному. Из рис. видно, что
$\frac{P_{0} \frac{L}{2}S}{T_{1}} = \frac{P_{1}LS}{T_{2}}, P_{1} = P_{0} \frac{T_{2}}{2T}$ или $\rho g \frac{L}{2} \leq P_{0} \frac{T_{2}}{2T_{1}}$.
Итак,
$L \leq \frac{P_{0}}{ \rho g} \frac{T_{2}}{T_{1}} = 13,6 м$.
