Câu 13: Ống thủy tinh đặt thẳng đứng đầu hở ở trên, đầu kín ở dưới. Một cột không khí cao 20cm bị giam trong ống bởi một cột thủy ngân cao 40cm. Biết áp suất khí quyển là 80 cmHg, lật ngược ống lại để...

Để giải bài toán này, chúng ta cần phân tích áp suất trong ống thủy tinh khi lật ngược ống lại. 1. **Tình huống ban đầu**: - Cột không khí cao 20 cm. - Cột thủy ngân cao 40 cm. - Áp suất khí quyển là 80 cmHg. Khi ống thủy tinh đứng thẳng, áp suất tại điểm đầu kín (dưới) được tính như sau: \[ P_{khí} + P_{thủy ngân} = P_{atm} \] Trong đó: - \(P_{khí} = \rho_{khí} \cdot g \cdot h_{khí} = 1 \cdot 9.81 \cdot 0.2\) (đơn vị tính là cmHg) - \(P_{thủy ngân} = \rho_{thủy ngân} \cdot g \cdot h_{thủy ngân} = 13.6 \cdot 9.81 \cdot 0.4\) Tính toán áp suất khí: \[ P_{khí} = 20 \text{ cmHg} \] \[ P_{thủy ngân} = 40 \text{ cmHg} \] Tổng áp suất tại đầu kín: \[ 20 + 40 = 60 \text{ cmHg} \] Và áp suất khí quyển là 80 cmHg, do đó: \[ P_{atm} = 80 \text{ cmHg} \] 2. **Khi lật ngược ống**: Khi lật ngược ống, cột thủy ngân sẽ cố gắng chảy ra ngoài. Để thủy ngân không chảy ra ngoài, áp suất tại đầu hở (dưới) phải lớn hơn hoặc bằng áp suất khí quyển. Áp suất tại đầu hở (dưới) sẽ là: \[ P_{atm} = P_{thủy ngân} + P_{khí} \] Với \(P_{khí}\) là áp suất của cột không khí trong ống. Để thủy ngân không chảy ra ngoài, chiều dài của ống phải đủ để tạo ra áp suất khí lớn hơn hoặc bằng áp suất khí quyển. Giả sử chiều dài của ống là \(L\), thì chiều cao của cột không khí sẽ là \(L - 40\) cm (vì 40 cm là chiều cao của cột thủy ngân). Áp suất khí trong ống sẽ là: \[ P_{khí} = \frac{(L - 40) \text{ cmHg}}{1} \] Và điều kiện để thủy ngân không chảy ra ngoài là: \[ P_{khí} + 40 \geq 80 \] Thay vào: \[ (L - 40) + 40 \geq 80 \] \[ L \geq 80 \text{ cm} \] Vậy chiều dài tối thiểu của ống phải là 80 cm. **Kết luận**: Đáp án đúng là **A. 80cm**.