CHƯƠNG III: KHỐI LƯỢNG RIÊNG VÀ ÁP SUẤT

BÀI 16: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN

1. NHẬN BIẾT 

Câu 1: Công thức tính áp suất chất lỏng là? Chỉ ra các đại lượng đặc trưng có trong công thức và nêu rõ đơn vị của chúng.

Giải:

p = d.h

Trong đó:

     + p: áp suất ở đáy cột chất lỏng (Pa)

     + h: là độ sâu tính từ mặt thoáng chất lỏng đến điểm tính áp suất (m)

     + d: trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)

Câu 2: Áp suất mà chất lỏng tác dụng lên một điểm phụ thuộc vào điều gì?

Giải:

Ta có: áp suất chất lỏng p = d.h

=> Áp suất mà chất lỏng tác dụng lên một điểm phụ thuộc vào:

+ trọng lượng riêng của chất lỏng (d)

+ độ sâu (độ cao) tính từ mặt thoáng của chất lỏng đến điểm tính áp suất (h)

Câu 3: 

Giải:

Câu 4: 

Giải:

Câu 5: 

Giải:

2. THÔNG HIỂU 

Câu 1: Trong một bình chứa chất lỏng (hình vẽ), áp suất tại điểm nào lớn nhất? Áp suất tại điểm nào nhỏ nhất?

Giải:

Ta có, áp suất p = d.h

Trong đó: h: là độ sâu tính từ mặt thoáng chất lỏng đến điểm tính áp suất (m)

Từ hình ta thấy, điểm H gần mặt thoáng nhất hay hH nhỏ nhất

=> áp suất tại điểm H là nhỏ nhất.

Điểm R xa mặt thoáng nhất hay hR lớn nhất

=> áp suất tại điểm R là lớn nhất.

Câu 2: Bốn bình 1, 2, 3, 4 cùng đựng nước như dưới. Áp suất của nước lên đáy bình nào lớn nhất?

Giải:

Ta có, áp suất p = d.h

Trong đó: h: là độ sâu tính từ mặt thoáng chất lỏng đến điểm tính áp suất (m)

Từ hình ta thấy, bình 1 có chiều cao cột chất lỏng lớn nhất

=> Áp suất của nước tác dụng lên đáy bình 1 lớn nhất.

Câu 3: Trong hình bên, mực chất lỏng ở 3 bình ngang nhau. Bình 1 đựng nước, bình 2 đựng rượu, bình 3 đựng thủy ngân. Gọi p1, p2, p3 là áp suất của các chất lỏng tác dụng lên đáy bình 1, 2 và 3. So sánh áp suất của các chất lỏng tác dụng lên đáy bình?

Giải:

Ta có, áp suất p = dh

Trong đó:

+ h: là độ sâu tính từ mặt thoáng chất lỏng đến điểm tính áp suất (m)

+ d: trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)

Từ hình ta thấy, độ cao của cột chất lỏng trong các bình là như nhau

Mặt khác, ta có trọng lượng riêng của của thủy ngân lớn hơn của nước và của nước lớn hơn của rượu

{p1=d1h p2=d2h p3=d3h & d3>d1>d2

Ta suy ra: p3 > p1 > p2

Câu 4: Trong hình bên, mực chất lỏng ở 3 bình ngang nhau. Bình 1 đựng nước, bình 2 đựng rượu, bình 3 đựng thủy ngân. Gọi p1, p2, p3 là áp suất của các chất lỏng tác dụng lên đáy bình 1, 2 và 3. Áp suất của các chất lỏng tác dụng lên đáy bình nào lớn nhất?

Giải:

Ta có, áp suất p = dh

Trong đó:

+ h: là độ sâu tính từ mặt thoáng chất lỏng đến điểm tính áp suất (m)

+ d: trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)

Từ hình ta thấy, độ cao của cột chất lỏng trong các bình là như nhau

Mặt khác, ta có trọng lượng riêng của của thủy ngân lớn hơn của nước và của nước lớn hơn của rượu

{p1=d1h p2=d2h p3=d3h & d3>d1>d2

Ta suy ra: bình (3) có áp suất chất lỏng gây ra ở đáy bình là lớn nhất.

Câu 5: Một tàu ngầm đang di chuyển dưới biển. Áp kế đặt ở ngoài vỏ tàu chỉ 875000 N/m2, một lúc sau áp kế chỉ 1165000 N/m2. Tàu đang chuyển động như thế nào?

Giải:

Theo đầu bài, ta có:

+ Áp suất ban đầu là 875000N/m2

+ Áp suất lúc sau là: 1165000N/m2

Ta có, áp suất p = dh

Trong đó: h: là độ sâu tính từ mặt thoáng chất lỏng đến điểm tính áp suất (m)

Áp suất lúc sau lớn hơn áp suất ban đầu

=> Độ sâu của tàu so với mặt nước biển lúc sau lớn hơn lúc đầu

=> Tàu đang lặn xuống

3. VẬN DỤNG 

Câu 1: Một cục nước đá đang nổi trong bình nước. Mực nước trong bình thay đổi như thế nào khi cục nước đá tan hết?

Giải:

Gọi Pd là trọng lượng của cục đá khi chưa tan hết

V1 là thể tích của phần nước đá bị cục đá chiếm chỗ

dn là trọng lượng riêng của nước

FA là lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nước đá khi chưa tan

P2 là trọng lượng của cục nước đá tan hết tạo thành

V2 là thể tích của nước do cục nước đá tan hết tạo thành

Ta có:

+ Khi cục nước đá đang nổi trong bình nước, thì trọng lượng và lực đẩy Ac-si-mét cân bằng với nhau:

Pd = FA = V1dn 

• V1=Pddn

+ Trọng lượng của lượng nước do cục nước đá tan hết tạo thành là: P2 = V2dn 

• V2=P2dn

Vì khối lượng của cục nước đá và khối lượng của lượng nước do cục nước đá tan hết tạo thành phải bằng nhau, nên:

P2 = Pd → V2 = V1

=> Thể tích của phần nước đá bị chiếm chỗ đúng bằng thể tích của nước trong cốc nhận được khi nước đá tan hết.

=> Mực nước trong cốc không thay đổi.

Câu 2: Trong thí nghiệm của Torixeli, độ cao cột thủy ngân là 75cm, nếu dùng rượu để thay thủy ngân thì độ cao cột rượu là bao nhiêu? Biết dHg = 136000 N/m3, của rượu drượu  = 8000 N/m3.

Giải:

Ta có:

+ Khi dùng thủy ngân: p = dHg . hHg

+ Khi thay thủy ngân bằng rượu: p = drượu . hrượu

Từ đó, ta suy ra:

dHg . hHg = drượu . hrượu

• hrượu = dHgdrượu . hHg = 1360008000 . 0,75 = 12,75m

Câu 3: Trong thí nghiệm của Torixeli, độ cao cột thủy ngân là 75cm, nếu dùng nước để thay thủy ngân thì độ cao cột nước là bao nhiêu? Biết dHg = 136000 N/m3, của nước dnước  = 10000 N/m3.

Giải:

Ta có:

+ Khi dùng thủy ngân: p = dHg . hHg

+ Khi thay thủy ngân bằng nước: p = dnước . hnước

Từ đó, ta suy ra:

dHg . hHg = dnước . hnước

• hrượu = dHgdrượu . hHg = 13600010000 . 0,75 = 10,2m

Câu 4: Càng lên cao không khí càng loãng nên áp suất càng giảm. Cứ lên cao 12m thì áp suất khí quyển giảm khoảng 1mmHg. Áp suất khí quyển ở độ cao 800m là bao nhiêu? Biết tại mặt đất áp suất khí quyển là 760mmHg.

Giải:

Ta có:

+ Áp suất khí quyển ở mặt nước biển là: p0 = 760 mmHg

+ Cứ lên cao 12m thì áp suất khí quyển giảm khoảng 1mmHg.

=> Độ giảm áp suất tại độ cao 800m là:

∆p =80012 mmHg

=> Áp suất khí quyển ở độ cao 800m là: 

p = p0 − Δp = 760 - 80012 = 693,33mmHg

Câu 5: Càng lên cao không khí càng loãng nên áp suất càng giảm. Cứ lên cao 12m thì áp suất khí quyển giảm khoảng 1mmHg. Áp suất khí quyển ở độ cao 1000m là bao nhiêu? Biết tại mặt đất áp suất khí quyển là 760mmHg.

Giải:

+ Áp suất khí quyển ở mặt nước biển là: p0 = 760 mmHg

+ Cứ lên cao 12m thì áp suất khí quyển giảm khoảng 1mmHg.

=> Độ giảm áp suất tại độ cao 1000m là:

 ∆p =100012 mmHg

=> Áp suất khí quyển ở độ cao 1000m là: 

p = p0 − Δp = 760 - 100012 = 676,7mmHg

4. VẬN DỤNG CAO 

Câu 1: Cứ cao lên 12m áp suất khí quyển lại giảm khoảng 1mmHg. Trên một máy bay, cột thủy ngân trong ống Tô – ri – xe – li có độ cao 400mm. Khi đó máy bay cách mặt đất bao nhiêu? Biết tại mặt đất áp suất khí quyển là 760 mmHg.

Giải:

Ta có, độ lớn của áp suất khí quyển bằng áp suất của cột thủy ngân trong ống Tô-ri-xe-li

=> Áp suất của máy bay ở độ cao h đó là: p = 400mmHg

Lại có: Cứ cao lên 12m áp suất khí quyển lại giảm khoảng 1mmHg.

=> Độ giảm áp suất tại độ cao h là: ∆p =h12 mmHg

Ta có:

p = p0 − Δp → Δp = p0 – p = 760 – 400 = 360mmHg 

↔ h12 = 360 → h = 4320m

Câu 2: Cứ cao lên 12m áp suất khí quyển lại giảm khoảng 1mmHg. Trên một máy bay, cột thủy ngân trong ống Tô – ri – xe – li có độ cao 350mm. Khi đó máy bay cách mặt đất bao nhiêu? Biết tại mặt đất áp suất khí quyển là 760 mmHg.

Giải:

Ta có, độ lớn của áp suất khí quyển bằng áp suất của cột thủy ngân trong ống Tô-ri-xe-li

=> Áp suất của máy bay ở độ cao h đó là: p = 350mmHg

Lại có: Cứ cao lên 12m áp suất khí quyển lại giảm khoảng 1mmHg.

=> Độ giảm áp suất tại độ cao h là:  ∆p =h12 mmHg

p = p0 − Δp → Δp = p0 – p = 760 – 350 = 310mmHg 

↔ h12  = 310 → h  = 3720m 

Câu 3: Khi đặt ống Toorrixeli ở chân một quả núi, cột thủy ngân có độ cao 752mm. Khi đặt nó ở ngọn núi, cột thủy ngân cao 708mm. Tính độ cao của ngọn núi so với chân núi. Biết rằng cứ lên cao 12m thì áp suất khí quyển giảm 1mmHg và tại mặt đất áp suất khí quyển là 760mmHg.

Giải:

Ta có, độ lớn của áp suất khí quyển bằng áp suất của cột thủy ngân trong ống Tô-ri-xe-li

=> Áp suất tại chân và đỉnh núi lần lượt là:

p1 = 752mmHg, p2 = 708mmHg

Lại có: cứ cao lên 12m áp suất khí quyển lại giảm khoảng 1mmHg.

Gọi độ cao của chân núi so mặt đất và độ cao của đỉnh núi so với mặt đất lần lượt là: h1, h2

=> Độ giảm áp suất tại chân núi và đỉnh núi là:

{∆p1=h112mmHg ∆p2=h212mmHg

Ta có:

{p1=p0-∆p1 p2=p0-∆p2 {∆p1=760-752=8mmHg ∆p2=760-708=52mmHg

Ta suy ra:

∆p2 - ∆p2 = h212 - h112 = 52 – 8 = 14

h2 - h1 = 528 m