Задачи › Уравнение состояния

Нагрев U-образной трубки

  1. Нагрев U-образной трубки

    ВсОШ 2006/07, 11 кл.
    5/10

    Одно колено высокой симметричной \(U\)-образной трубки, имеющей площадь поперечного сечения \(S\), открыто в атмосферу, а второе — наглухо закрыто. Трубка заполнена жидкостью плотностью \(\rho\), причём в открытом колене уровень жидкости доходит до краёв, а в закрытом — на \(h\) ниже из-за оставшегося под крышкой воздуха (рис.). Трубку нагревают от начальной комнатной температуры \(T_1\) до температуры \(T_2\) кипения жидкости при атмосферном давлении \(P_0\). Найдите объём \(\Delta V\) жидкости, вылившейся из открытого колена к моменту закипания, если известно, что уровень жидкости в закрытом колене остался выше горизонтального участка трубы. Испарением жидкости из открытого колена в процессе нагревания и давлением насыщенных паров жидкости при комнатной температуре можно пренебречь.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Уровень в открытом колене всё время у края, поэтому давление воздуха в закрытом колене определяется разностью уровней. При температуре кипения к давлению воздуха добавляется давление насыщенного пара, равное \(P_0\). Запишите уравнение состояния для воздуха в начале и в конце.

    Ответ

    \(\Delta V = Sh\left(\sqrt{\dfrac{T_2}{T_1}\left(1 + \dfrac{P_0}{\rho g h}\right)} - 1\right)\)

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи