Открытые жидкостные манометры применяются двух видов: прямые и наклонные. Прямой представляет собой открытую с обеих сторон U-образную трубку,один конец которой соединяют с системой с измеряемым давлением. Трубка наполнена запирающей жидкостью,в качестве которой служат вода или ртуть,а также силиконы. Преимущество силиконов является то,что они не смачивают,как вода, стенок трубки и при этом более чувствительны, чем ртуть к небольшим колебаниям давления. Открытые манометры с наклонным коленом обладают более высокой чувствительностью по сравнению с прямыми: в наклонном колене жидкость продвигается на большее расстояние,чем в вертикальном. Как действует: При равенстве давлений в правом и левом коленах манометра находящаяся в них жидкость устанавливается на одном уровне. Если же на пленку нажать, то уровень жидкости в одном колене манометра, соединенном с коробочкой, понизится, а в другом - на столько же повысится. Объясняется это тем, что при надавливании на пленку давление воздуха в коробочке повышается. Это избыточное давление передается жидкости в соответствующем колене, и ее уровень понижается. Понижение уровня в этом колене будет происходить до тех пор, пока избыточная сила давления не уравновесится весом избыточного столба жидкости в другом колене манометра. Поэтому по разности высот столбов жидкости в манометре можно судить о том, насколько давление на пленку отличается от атмосферного.
Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С. Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁: (1) Тут: с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К) m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг) T₀ - начальная температура воды 10°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ : (2) Где: с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К) m₂ - начальная масса льда T₂ - начальная температура льда -20°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С m₃ - масса растаявшего льда. λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг При этом: кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂ (4) Теперь из 4 выражаем m₂:
Прямой представляет собой открытую с обеих сторон U-образную трубку,один конец которой соединяют с системой с измеряемым давлением. Трубка наполнена запирающей жидкостью,в качестве которой служат вода или ртуть,а также силиконы. Преимущество силиконов является то,что они не смачивают,как вода, стенок трубки и при этом более чувствительны, чем ртуть к небольшим колебаниям давления.
Открытые манометры с наклонным коленом обладают более высокой чувствительностью по сравнению с прямыми: в наклонном колене жидкость продвигается на большее расстояние,чем в вертикальном.
Как действует: При равенстве давлений в правом и левом коленах манометра находящаяся в них жидкость устанавливается на одном уровне. Если же на пленку нажать, то уровень жидкости в одном колене манометра, соединенном с коробочкой, понизится, а в другом - на столько же повысится. Объясняется это тем, что при надавливании на пленку давление воздуха в коробочке повышается. Это избыточное давление передается жидкости в соответствующем колене, и ее уровень понижается. Понижение уровня в этом колене будет происходить до тех пор, пока избыточная сила давления не уравновесится весом избыточного столба жидкости в другом колене манометра. Поэтому по разности высот столбов жидкости в манометре можно судить о том, насколько давление на пленку отличается от атмосферного.
Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды 10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ :
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
При этом:
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
Теперь из 4 выражаем m₂:
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.