Электроманометр
6/10Для исследования свойств газа был разработан специальный прибор — <<электроманометр>>. Он состоит из слабо электропроводной U-образной трубки, заполненной ртутью (см. первый рисунок). Манометр включён в цепь с амперметром \(A\) и батареей с ЭДС \(\mathcal E = 12\) В и малым внутренним сопротивлением. Электрическое сопротивление \(R\) такого манометра пропорционально разности давлений \(p\) в его коленах: \(R = kp\).

На экспериментальном графике (см. второй рисунок) изображён производимый над газом процесс \(KLMNOPQ\) в координатах: работа \(A\), совершаемая поршнем, — сила тока \(I\), показываемая амперметром. Найдите объём \(V_Q\), занимаемый газом к концу эксперимента (в точке \(Q\)). Начальный объём газа \(V_K = 1\) л, коэффициент \(k = 3\cdot 10^{-3}\) Ом/Па. Объёмом манометра и подводящих трубок можно пренебречь.

▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(V_Q = V_K - \dfrac{S_{\text{л}}k}{\mathcal E} \approx 0{,}533\) л, где \(S_{\text{л}}\) — площадь левее ломаной \(KLMNOPQ\) на графике.
РешениеДля малых изменений объёма \[\Delta A = -p\Delta V = -\dfrac{R\Delta V}{k} = -\dfrac{\mathcal E\Delta V}{Ik},\] откуда \[\Delta V = -\dfrac{Ik\Delta A}{\mathcal E}.\] Чтобы найти объём \(V_Q\), определим на графике, приведённом в условии, площадь \(S_{\text{л}}\) левее ломаной \(KLMNOPQ\): \[V_Q = V_K - \dfrac{S_{\text{л}}k}{\mathcal E} \approx 0{,}533\text{ л}.\]
Похожие задачи
- Вытеснение ртути из трубки МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Ртутный столбик в трубке СПбГУ 2011/12, 10 кл.
- Высота горы по капле ртути Курчатов 2012/13, 10 кл.
- Газовый термометр с каплей ртути в трубке Физтех 2014/15, 11 кл.
- Газовый термометр: длина трубки Физтех 2014/15, 10 кл.
- Газ и ртуть в трубке «Надежда энергетики» 2017/18, 10 кл.