Для предотвращения испарения ртути, пары которой наносят вред здоровью, обычно при использовании ртутных манометров над уровнем ртути добавляют слой воды. Какое абсолютное давление в сосуде, если разность столбов ртути в U-образном манометре составляет...
Для предотвращения испарения ртути, пары которой наносят вред здоровью, обычно при использовании ртутных манометров над уровнем ртути добавляют слой воды. Какое абсолютное давление в сосуде, если разность столбов ртути в U-образном манометре составляет 580 мм при температуре ртути 25° С, а высота столба воды над ртутью равна 150 мм? Атмосферное давление по ртутному барометру составляет 102,7 кПа при t = 25° С.
Для решения этой задачи нам нужно понимать, как связаны давления в ртутном манометре и как их можно рассчитать, учитывая разность уровней ртути и высоту столба воды.
Шаг 1: Определение давления в ртутном манометре
Разность уровней ртути в манометре (U) равна 580 мм. Это означает, что давление в сосуде (Pс) будет выше давления атмосферного (Patm) на величину, соответствующую этой разности. Давление, создаваемое столбом ртути, можно рассчитать по формуле:
P = ρgh,
где:
- ρ - плотность ртути (примерно 13600 кг/м³),
- g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²),
- h - высота столба ртути в метрах.
Сначала преобразуем 580 мм в метры:
h = 580 мм = 0.580 м.
Теперь подставим значения в формулу для давления, создаваемого столбом ртути:
Pртути = 13600 кг/м³ * 9.81 м/с² * 0.580 м.
После расчета получаем:
Pртути ≈ 7807.68 Па (или 7.81 кПа).
Шаг 2: Учет давления столба воды
Теперь учтем давление, создаваемое столбом воды. Высота столба воды (H) равна 150 мм, что в метрах составляет:
H = 150 мм = 0.150 м.
Давление, создаваемое столбом воды, также рассчитывается по той же формуле:
Pвода = ρgh,
где:
- ρ - плотность воды (примерно 1000 кг/м³).
Теперь подставим значения:
Pвода = 1000 кг/м³ * 9.81 м/с² * 0.150 м.
После расчета получаем:
Pвода ≈ 1471.5 Па (или 1.47 кПа).
Шаг 3: Общая формула для абсолютного давления
Теперь мы можем вычислить абсолютное давление в сосуде. Абсолютное давление (Pс) можно выразить как:
Pс = Patm + Pртути + Pвода.
Где атмосферное давление (Patm) равно 102.7 кПа. Теперь подставим все значения:
Pс = 102.7 кПа + 7.81 кПа + 1.47 кПа.
Шаг 4: Подсчет общего давления
Теперь складываем все значения:
Pс = 102.7 + 7.81 + 1.47 = 111.98 кПа.
Таким образом, абсолютное давление в сосуде составляет примерно 112 кПа.
Ответ: Абсолютное давление в сосуде составляет 112 кПа.