1) Який процес стався з повітрям у трубці після опускання її у воду при різниці рівнів води h=40см? 2) Які значення

1) Когда трубка опускается в воду с разницей уровней h=40см, происходит следующий процесс с воздухом внутри трубки. Давайте рассмотрим его пошагово:

Шаг 1: Перед опусканием трубки вода и воздух внутри трубки находятся в равновесии. Давление внутри трубки равно атмосферному давлению (101 кПа), так как верхний конец трубки открыт в воздух.

Шаг 2: Когда трубка опускается в воду, уровень воды в трубке начинает подниматься. Поскольку вода плотнее воздуха, она вытесняет воздух из трубки.

Шаг 3: Когда уровень воды достигает h=40см, вода заполняет всю часть трубки выше этого уровня. Воздух, находящийся выше уровня воды, сжимается под воздействием воды и давление его увеличивается.

Шаг 4: Давление воздуха внутри трубки растет до такого значения, чтобы равновесить колонку воды высотой h=40см. Это давление можно рассчитать, используя гидростатическое давление.

Рассчитаем давление воздуха внутри трубки при этом процессе:

Давление воздуха внутри трубки (p1) = Атмосферное давление (101 кПа) + Гидростатическое давление верхней пузырьковой поверхности воды.

Гидростатическое давление рассчитывается по формуле:

\[ P = \rho \cdot g \cdot h \]

где P - давление, \rho - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, h - высота столба жидкости.

В данном случае, плотность воды примерно равна 1000 кг/м³, ускорение свободного падения принимается равным 9,8 м/с² (в предположении, что это земное ускорение). Значит:

Гидростатическое давление верхней пузырьковой поверхности воды = 1000 кг/м³ \cdot 9,8 м/с² \cdot 0,4 м = 392 Па.

Таким образом, давление воздуха внутри трубки (p1) после опускания ее в воду будет равно:

П1 = 101 кПа + 392 Па = 101,392 кПа.

2) Теперь рассмотрим давление воздуха в трубке после опускания ее в воду (p2). Давление воздуха снижается из-за сжатия воздуха столбиком воды в трубке.

Давление воздуха внутри трубки (p2) = Гидростатическое давление столбика воды.

Рассчитаем гидростатическое давление столбика воды:

Гидростатическое давление столбика воды = 1000 кг/м³ \cdot 9,8 м/с² \cdot 0,4 м = 392 Па (так же, как в предыдущем шаге).

Таким образом, давление воздуха внутри трубки (p2) после опускания ее в воду будет равно:

П2 = 392 Па.

Надеюсь, ответ был понятен и информативен для вас.