Zadanie Zadanie 8.1.7: Przemiana izotermiczna gazu w rurce Meldego

Punkty: 5 pkt
Dział: Termodynamika · Badanie przemian gazu
Trudność: Poziom trudności: średnie

Przemiana izotermiczna gazu doskonałego zamkniętego w szklanej rurce za pomocą słupka rtęci (rurka Meldego). Wyznaczanie ciśnień i długości słupa powietrza w trzech położeniach rurki.

Treść zadania

Szklana rurka o stałym przekroju poprzecznym

S

, zasklepiona z jednego końca (tzw. rurka Meldego), zawiera pewną masę powietrza uwięzioną za pomocą słupka rtęci o wysokości

h = 10\text{ cm}

. Gdy rurka jest ustawiona pionowo otworem do góry (położenie 1), długość zamkniętego słupa powietrza wynosi

l_1 = 45\text{ cm}

. Bardzo powolnym ruchem w stałej temperaturze zmieniono położenie rurki najpierw do pozycji poziomej (położenie 2), a następnie pionowej z otworem skierowanym w dół (położenie 3). Przyjmij: • ciśnienie atmosferyczne:

p_{\text{at}} = 1013\text{ hPa}

, • gęstość rtęci:

d = 13600\text{ kg/m}^3

, • przyspieszenie ziemskie:

g = 10\text{ m/s}^2

. a) Oblicz ciśnienie powietrza w rurce w każdym z trzech położeń (

p_1

p_2

p_3

). b) Oblicz długość zamkniętego słupa powietrza w położeniu poziomym (

l_2

) oraz w położeniu pionowym otworem skierowanym w dół (

l_3

Odpowiedź

p_1=1149\,\text{hPa}

p_2=1013\,\text{hPa}

p_3=877\,\text{hPa}

. b)

l_2\approx51{,}0\,\text{cm}

l_3\approx59{,}0\,\text{cm}

. a:

p_1=1149\,\text{hPa}

p_2=1013\,\text{hPa}

p_3=877\,\text{hPa}

l_2\approx51{,}0\,\text{cm}

l_3\approx59{,}0\,\text{cm}