Три сосуда и краны
4/10Три сосуда А, В и С соединены двумя трубками с кранами 2 и 3. Сосуд А сообщается с атмосферой через трубку с краном 1. Первоначально все краны закрыты, из сосудов откачан воздух. Если открыть кран 1, в сосуде А окажется масса воздуха \(m\). Если теперь закрыть кран 1 и открыть кран 2, в сосуде В окажется масса воздуха \(7m/9\). Если теперь открыть кран 3 (не меняя положения других кранов), в сосуде С окажется масса воздуха \(m/4\). Какая масса воздуха будет в сосуде С, если открыть все три крана? Воздух равномерно заполняет весь доступный ему объём.

▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(m_C = \dfrac{3}{2}\,m\).
РешениеПусть \(V_A\), \(V_B\), \(V_C\) — объёмы сосудов. При открытом кране 1 воздух в А имеет атмосферную плотность \(m/V_A\).
Когда кран 1 закрыт, а открыт кран 2, весь воздух (масса \(m\)) равномерно занимает сосуды А и В, поэтому в В оказывается \[m_B = \frac{V_B}{V_A+V_B}\,m = \frac{7}{9}\,m, \qquad\Rightarrow\qquad V_B = \frac{7}{2}\,V_A.\] Когда открыт и кран 3, та же масса \(m\) равномерно занимает А, В и С, поэтому \[m_C = \frac{V_C}{V_A+V_B+V_C}\,m = \frac{m}{4} \qquad\Rightarrow\qquad V_C = \frac{V_A+V_B}{3} = \frac{3}{2}\,V_A.\] Если открыть все три крана, сосуд А остаётся сообщённым с атмосферой, и плотность воздуха во всех сосудах становится атмосферной, т.е. равной \(m/V_A\). Поэтому \[m_C = \frac{m}{V_A}\,V_C = \frac{3}{2}\,m.\]
Похожие задачи
- Атмосфера Венеры и Земли Ведомственная 2010/11, 11 кл.
- Проветривание комнаты Курчатов 2014/15, 7 кл.
- Закон Гей-Люссака и масса воздуха МОШ 2014/15, 7 кл.
- Газ в процессе с постоянным $PV^2$ «Шаг в будущее» 2014/15, 11 кл.
- Сосуд Дьюара с азотом «Бельчонок» 2015/16, 10 кл.
- Газ, выпущенный из сосуда Ведомственная 2015/16, 10 кл.