Решение: Выбор манометра для накачки
Статья к заданиюАтмосферное давление
Прочитайте текст и выполните задания.
Атмосферное давление
Атмосферное давление в горах меньше, чем на уровне моря. Если подняться на 12 м выше уровня моря, столбик ртути в барометре снизится на 1 мм (1 мм рт. ст = 133,3 Па). Атмосферное давление зависит также от температуры воздуха и его влажности (влажный воздух весит больше, чем сухой).
Воздух на Земле состоит из сложной смеси газов (см. таблицу). Вклад в атмосферное давление дает каждый газ, причём давление каждого газа (парциальное давление) пропорционально его содержанию.
Таблица. Химический состав сухого воздуха на уровне моря, %
| Компонент воздуха | Содержание в процентах |
| Азот | 78,084 |
| Кислород | 20,9476 |
| Аргон | 0,934 |
| Углекислый газ | 0,0314 |
| Неон | 0,001818 |
| Метан | 0,0002 |
| Гелий | 0,000524 |
| Криптон | 0,000114 |
| Водород | 0,00005 |
| Ксенон | 0,0000087 |
На рисунке представлены графики зависимости атмосферного давления и парциального давления кислорода от высоты относительно уровня моря.
Выделяют постоянные, переменные и случайные компоненты воздушной оболочки Земли:
а) К постоянным относятся азот и кислород
–
основные элементы земной атмосферы, которые занимают
–
99% в общем объеме. А также водород, аргон, неон, гелий, криптон, ксенон, радон.
б) Переменные составляющие
–
углекислый газ, озон, вода.
в) Случайные
–
сера, пыль, дым, соль, пыльца растений, аммиак и т. д.
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Открытый баллон с воздухом закрывают пробкой и с помощью насоса начинают подкачивать воздух до давления в 5 атмосфер. С помощью какого из представленных манометров можно следить за изменением давления в процессе накачки? Ответ поясните.
Решение по шагам
3 шагаПереведём заданное давление в паскали: одна атмосфера приблизительно равна $10^5\ \text{Па}$.
$$p = 5\ \text{атм} \approx 5 \cdot 10^5\ \text{Па}$$Первый манометр имеет шкалу от 0 до $8 \cdot 10^5\ \text{Па}$, поэтому давление 5 атмосфер входит в его диапазон измерений.
Максимальное показание второго манометра равно $10\ \text{Н}/\text{см}^2$. Так как $1\ \text{Н}/\text{см}^2 = 10^4\ \text{Па}$, его верхний предел составляет $10^5\ \text{Па}$, что значительно меньше требуемого давления.
Следить за изменением давления можно с помощью манометра 1: его диапазон до $8 \cdot 10^5\ \text{Па}$ включает давление 5 атмосфер, примерно равное $5 \cdot 10^5\ \text{Па}$. Манометр 2 не подходит, так как его максимальное показание — $10\ \text{Н}/\text{см}^2 = 10^5\ \text{Па}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не переводят атмосферы и показания манометров в одинаковые единицы.
Путают $\text{Н}/\text{см}^2$ с $\text{Па}$.
Выбирают манометр 2, не учитывая, что его максимальное давление равно только $10^5\ \text{Па}$.