Объем пузырька воздуха, всплывающего на поверхность со дна озера, увеличился в 2 раза. Определить глубину озера. Атмосферное давление равно 98 кПа. Плотность воды равна 1000 кг/куб.м. Температура воды не меняется с глубиной
Для решения этой задачи мы можем использовать закон Бойля-Мариотта, который описывает изменение объема газа при изменении давления.
Согласно закону Бойля-Мариотта, газ в замкнутом сосуде при постоянной температуре будет изменять свой объем обратно пропорционально давлению. То есть, при увеличении давления в 2 раза, объем газа уменьшится также в 2 раза.
Давление воздуха в пузырьке на дне озера можно найти, используя формулу гидростатического давления:
P = P_atm + ρgh,
где P - давление воздуха на дне озера, P_atm - атмосферное давление, ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения, h - глубина озера.
Пусть V - объем пузырька воздуха на дне озера, тогда после его всплытия объем увеличивается в 2 раза и становится равным 2V.
Используя закон Бойля-Мариотта, мы можем написать соотношение:
P V = 2P_atm 2V,
P = 4P_atm.
Теперь мы можем подставить найденное значение давления в формулу гидростатического давления и решить уравнение относительно h:
Для решения этой задачи мы можем использовать закон Бойля-Мариотта, который описывает изменение объема газа при изменении давления.
Согласно закону Бойля-Мариотта, газ в замкнутом сосуде при постоянной температуре будет изменять свой объем обратно пропорционально давлению. То есть, при увеличении давления в 2 раза, объем газа уменьшится также в 2 раза.
Давление воздуха в пузырьке на дне озера можно найти, используя формулу гидростатического давления:
P = P_atm + ρgh,
где P - давление воздуха на дне озера, P_atm - атмосферное давление, ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения, h - глубина озера.
Пусть V - объем пузырька воздуха на дне озера, тогда после его всплытия объем увеличивается в 2 раза и становится равным 2V.
Используя закон Бойля-Мариотта, мы можем написать соотношение:
P V = 2P_atm 2V,
P = 4P_atm.
Теперь мы можем подставить найденное значение давления в формулу гидростатического давления и решить уравнение относительно h:
4P_atm = P_atm + ρgh,
3P_atm = ρgh,
3 98 = 1000 9.81 * h,
294 = 9810h,
h ≈ 0.03 м или 3 см.
Итак, глубина озера составляет примерно 3 см.