Колба вместимостью V0 = 300 см3, закрытая пробкой с краном, содержит разреженный воздух. Для измерения давления в колбе её погрузили

ответ к заданию по физике
 

в воду до уровня под пробкой и открыли кран. В результате поднимающейся в воду колбы уровнем воды дошло до уровня h = 20 см относительно уровня воды в сосуде с водой. Какое давление создает разреженный воздух в колбе?

Для решения задачи воспользуемся законом Паскаля, который гласит, что давление, создаваемое на какую-то точку в жидкости, равно давлению на любой другой точке этой жидкости, при условии, что жидкость не подвергается внешним влияниям.

Первым шагом определим давление воздуха в колбе при поверхности воды:
P1 = P0 + ρgh,
где P1 - давление воздуха в колбе, P0 - атмосферное давление, ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения, h - высота столба жидкости.

Величина атмосферного давления P0 принимается равной 101325 Па.
Ускорение свободного падения g принимается равным 9,8 м/с^2.
Плотность воды равна 1000 кг/м^3.

Высота столба жидкости h равна 20 см = 0,2 м.

Подставим известные значения в формулу:
P1 = 101325 Па + 1000 кг/м^3 * 9,8 м/с^2 * 0,2 м.

Проведем расчеты:
P1 = 101325 Па + 2000 Па = 103325 Па.

Таким образом, давление создаваемое разреженным воздухом в колбе равно 103325 Па.

Обоснование решения:
Когда воздух внутри колбы поднимается вверх, он оказывает давление на столб воды, противодействующий атмосферному давлению. Это противодействующее давление создает разность давлений, вызывающую поднятие уровня жидкости в колбе. Используя закон Паскаля, мы можем определить, какая сила действует на каждую точку внутри жидкости под колбой, и соответственно определить давление воздуха в колбе.

Построение шагового решения поможет школьнику понять, как именно мы пришли к ответу и какие значения использовали при расчетах. Обоснование решения дает дополнительное объяснение и показывает, что использованные формулы и подходы правильны и соответствуют изучаемой теме.