В один сообщающийся сосуд налита ртуть затем налили слой воды высотой 32см а во второй сосуд и в остальную часть первого керосин, так, что уровень керосина в обоих сосудах стали одинаковыми. определите разность уровней ртути в обоих сосудов если плотность керосина 800 кг/м³
от

1 Ответ

дано:  
высота слоя воды h_вода = 32 см = 0,32 м  
плотность воды ρ_вода = 1000 кг/м³  
плотность керосина ρ_керосин = 800 кг/м³  

найти:  
разность уровней ртути h_ртуть в обоих сосудах.

решение:  
1. Каждая жидкость создает давление на дно сосудов. Давление, создаваемое слоем воды, можно выразить как:
P_вода = ρ_вода * g * h_вода,
где g ≈ 9,81 м/с² - ускорение свободного падения.

2. Подставим значения:
P_вода = 1000 кг/м³ * 9,81 м/с² * 0,32 м = 3139,2 Па.

3. Давление, создаваемое слоем керосина, имеет следующую форму:
P_керосин = ρ_керосин * g * h_керосин,
где h_керосин - высота столба керосина.

4. При равенстве уровней керосина и давления в первом сосуде, мы можем записать:
P_вода = P_керосин + P_ртуть,
где P_ртуть - давление, создаваемое разностью уровней ртути h_ртуть:
P_ртуть = ρ_ртуть * g * h_ртуть.
Плотность ртути ρ_ртуть ≈ 13500 кг/м³.

5. Теперь подставим полученные выражения:
ρ_вода * g * h_вода = ρ_керосин * g * h_керосин + ρ_ртуть * g * h_ртуть.

6. Упростим уравнение, сократив g:
1000 кг/м³ * 0,32 м = 800 кг/м³ * h_керосин + 13500 кг/м³ * h_ртуть.

7. Теперь найдем h_керосин в зависимости от h_ртуть:
h_керосин = (1000 * 0,32 - 13500 * h_ртуть) / 800.

8. Но в этом уравнении также учитываем, что уровень керосина в обоих сосудах одинаков, следовательно:
h_керосин = h_ртуть.

9. Подставляем h_керосин = h_ртуть в уравнение:
h_ртуть = (1000 * 0,32 - 13500 * h_ртуть) / 800.

10. Перемножим обе стороны на 800:
800 * h_ртуть = 1000 * 0,32 - 13500 * h_ртуть.

11. Соберем все h_рутуть в одну сторону:
800 * h_ртуть + 13500 * h_ртуть = 1000 * 0,32.

12. Объединим:
14300 * h_ртуть = 320.

13. Найдем h_ртуть:
h_ртуть = 320 / 14300 ≈ 0,0224 м = 2,24 см.

ответ:  
Разность уровней ртути в обоих сосудах составляет примерно 2,24 см.
от