Условие:
Задача 3
В пустую U-образную трубку один из концов которой запаян, залили воду. В налитую воду поместили кубик льда с ребром 4a, внутри которого был вморожен алюминиевый кубик с ребром - а. После добавления кубика льда уровень жидкости в закрытой части оказался на расстоянии - l0 от верхнего края трубки, а в открытой части уровень жидкости оказался выше уровня в закрытом на - ho (см. рисунок). Как и насколько изменится уровень воды в левом колене, когда весь лёд растает, если изначально нерастаявший кубик плавал? Плотность воды - ρ{B}, плотность льда - ρ{\text {ת }}, плотность алюминия - ρ{\text {Al }}, атмосферное давление - pa, трубка имеет постоянную площадь поперечного сечения- S . Запертый воздух занимает весь предоставленный ему объём, и создаваемое им давление обратно пропорционально занимаемому объёму (pV=const). Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
Решение:
Для решения задачи начнем с анализа системы и определения всех необходимых параметров. 1. Исходные данные: - Ребро кубика льда: 4a. - Ребро алюминиевого кубика: a. - Плотности: - Воды: ρB, - Льда: ρL, - Алюминия: ρAl. - Давление: pa (атмосферное). - Уровень жидкости в закрытой части: l0. - Разница уровней: h0. 2. Объемы: - Объем кубика льда Vice = (4a)3 = 64a3. - Объем алюминиевого кубика Val = a3. 3. Плавание кубиков: - Кубик льда плавает, значит, его вес равен весу вытесненной воды. - Вес льда: Wice = Vice ρL g = 64a3 ...