Question

широкую стеклянную трубку длиной около полуметра запаянную с одного конца целиком заполнили водой и установили вертикально открытым концом вниз, погрузив низ трубки а несколько сантииметров с водой. при какой комнатной температуре трубка остается целиком заполненной водой. воду в тазике медленно нагревают. где установится уровень воды в трубке, когда вода в тазике начнет закипать?

Answer 1

При комнатной температуре вода занимает весь объём трубки и не выливается из неё, потому что давление насыщенного пара при комнатной температуре очень невелико (мене 3% от нормального атмосферного давления) и над водой возникает "торричеллиева пустота", заполненная насыщенным водяным паром, только если высота водяного столба будет примерно 10 метров.
С ростом температуры воды давление её насыщенного пара растёт, пока при температуре кипения не сравняется с внешним атмосферным давлением.
Поэтому, когда температура воды в трубке приблизится к температуре кипения, над водой в трубке появится "торричеллиева пустота", заполненная насыщенным водяным паром. С дальнейшим повышением температуры уровень воды в трубке будет понижаться. При температуре кипения достигается равенство давления насыщенного водяного пара в трубке и атмосферного давления, поэтому уровень воды в трубке и в тазике одинаков.  

Answer 2

Уровень воды в трубке зависит от температуры воды и атмосферного давления. При нормальных условиях (температура 20°C и атмосферное давление 101325 Па), высота колонки воды в трубке составляет примерно 10 м. Однако, при нагревании воды в тазике, ее плотность уменьшается, что приводит к подъему уровня в трубке.

При закипании воды ее температура достигает точки кипения, которая зависит от атмосферного давления. При повышении температуры до точки кипения, пар начинает образовываться внутри трубки, что приводит к уменьшению давления внутри нее и подъему уровня воды в трубке.

Таким образом, чтобы определить, при какой комнатной температуре трубка останется целиком заполненной водой, необходимо знать точное значение атмосферного давления в месте проведения эксперимента. Однако, можно примерно оценить, что при комнатной температуре (около 20°C) и стандартном атмосферном давлении (101325 Па), трубка должна остаться заполненной водой.

Когда вода в тазике начнет закипать, уровень воды в трубке поднимется из-за образования пара внутри трубки и уменьшения давления. Окончательный уровень воды в трубке будет зависеть от температуры воды в тазике и атмосферного давления в месте проведения эксперимента.