Question

Стеклянная трубка , запаянная с одного конца, находясь в горизонтальном положении содержит 240 мм^3 воздуха, отделенного от наружного воздуха столбиком ртути длиной 15 см. Каков будет объем воздуха в трубке, если её установить открытым концом вниз? давление атмосферы 0. МПа. Процесс изотермический

Answer 1

Дано
Ро =0.1 МПа.= 0.1*10^6 Па
V1 = 240 мм^3   можно не переводить в СИ  - ответ в мм3
T= const
L = 15 см = 0,15 м
p =13 546 кг/м3   плотность ртути
R = 8.31  Дж/моль*К
g = 10 м/с2
найти
V2
решение
количество воздуха не меняется в ходе эксперемента =  v  моль
в горизонтальном положении  давление  СЛЕВА  и СПРАВА от столбика ртути
равно атмосферному  Р1 = Ро
уравнение Менделеева_Клапейрона  P1V1 = vRT
в вертикальном положении  давление  СВЕРХУ на воздух под столбиком ртути
 P2 = Po+Pрт
добавилось давление ртути  Ррт = pgL через формулу гидростатического давления
уравнение Менделеева_Клапейрона  P2V2 = vRT
правые части равны  vRT, можно приравнять левые части
P1V1 =P2V2
V2 = V1 * P1/P2 = V1 * Po / (Po+pgL) = V1 / (1+pgL/Po) 
V2 = 240 мм^3  / (1+13546*10*0.15/0.1*10^6) =199,5 мм3
приблизительно  200 мм3
Ответ  V2 = 200 мм3