Một ống thủy tinh hình trụ có chiều dài 1m, một đầu để hở và một đầu được bịt kín. Nhúng ống thủy tinh đó vào trong nước theo hướng thẳng đứng sao cho đầu được bịt kín hướng lên trên (như hìn
33/166
Một ống thủy tinh hình trụ có chiều dài 1m, một đầu để hở và một đầu được bịt kín. Nhúng ống thủy tinh đó vào trong nước theo hướng thẳng đứng sao cho đầu được bịt kín hướng lên trên (như hình vẽ). Người ta quan sát thấy mực nước trong ống thấp hơn mực nước ngoài ống là 40cm. Cho biết trọng lượng riêng của nước là \[d = 1,{013.10^5}\;N/{m^2}\]và nhiệt độ trong nước là không thay đổi. Chiều cao của cột nước trong ống là bao nhiêu ?
Gọi A là điểm nằm trên mặt thoáng của chất lỏng ở trong ống, B là điểm nằm ngoài ống nhưng có cùng độ cao với A. Khi mực nước ở trong vòng vòng ngoài ống cân bằng nhau, ta có:
\[{p_A} = {p_B} \Rightarrow p = {p_0} + d.h = 1,{013.10^5} + 1000.0,4{\rm{ }} = {\rm{ }}101700\left( {Pa} \right)\]
Vì nhiệt độ là không đổi, do đó áp dụng định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt cho khối khí trong ống trước và sau khi nhúng, ta có:
\[{p_0}.{V_0} = p.V \Leftrightarrow \frac{V}{{{V_0}}} = \frac{l}{{{l_0}}} = \frac{{{p_0}}}{p}\]
Trong đó l và \[\;{l_0}\;\] là chiều cao cột không khí trước và sau khi nhúng
\[l = {l_0}\frac{{{P_0}}}{P} = l.\frac{{101300}}{{101700}} = 0,996m = 99,6\;cm\]
Chiều cao cột nước trong ống là: \[H\; = \;{l_0}\;--\;l\; = \;100\; - \;99,6\; = \;0,4\left( {cm} \right)\]