Để giải bài toán này, chúng ta cần sử dụng nguyên lý về áp suất khí và sự cân bằng áp suất trong ống.
### Dữ liệu đã cho:
- Chiều dài cột không khí ban đầu: \( L_{kh} = 40 \, \text{cm} \)
- Chiều dài cột thủy ngân: \( h = 14 \, \text{cm} \)
- Áp suất khí quyển: \( P_{atm} = 76 \, \text{cmHg} \)
### Bước 1: Tính áp suất của cột thủy ngân
Áp suất của cột thủy ngân có thể được tính bằng công thức:
\[
P_{Hg} = h \cdot \rho_{Hg} \cdot g
\]
Trong đó:
- \( \rho_{Hg} \) là mật độ của thủy ngân (khoảng \( 13.6 \, \text{g/cm}^3 \))
- \( g \) là gia tốc trọng trường (khoảng \( 9.81 \, \text{m/s}^2 \))
Tuy nhiên, trong bài toán này, chúng ta chỉ cần biết rằng áp suất của cột thủy ngân tương đương với chiều cao của nó.
### Bước 2: Tính áp suất khí trong ống
Khi ống thẳng đứng miệng ở dưới, áp suất khí trong ống sẽ được tính bằng:
\[
P_{kh} = P_{atm} - P_{Hg}
\]
Vì \( P_{Hg} \) tương đương với chiều cao của cột thủy ngân, ta có:
\[
P_{Hg} = 14 \, \text{cmHg}
\]
Vậy:
\[
P_{kh} = 76 \, \text{cmHg} - 14 \, \text{cmHg} = 62 \, \text{cmHg}
\]
### Bước 3: Tính chiều cao cột không khí trong ống
Áp suất khí trong ống sẽ được cân bằng với áp suất của cột không khí:
\[
P_{kh} = \rho_{kh} \cdot g \cdot L_{kh}
\]
Với \( L_{kh} \) là chiều cao cột không khí trong ống. Ta có thể tính chiều cao cột không khí như sau:
\[
L_{kh} = \frac{P_{kh}}{\rho_{kh} \cdot g}
\]
Vì áp suất khí quyển và áp suất của cột không khí đều được đo bằng cmHg, ta có thể sử dụng trực tiếp chiều cao.
### Bước 4: Tính chiều cao cột không khí
Chiều cao cột không khí trong ống sẽ là:
\[
L_{kh} = L_{kh, ban đầu} + h = 40 \, \text{cm} + 62 \, \text{cm} = 102 \, \text{cm}
\]
Tuy nhiên, trong trường hợp này, chúng ta cần tính chiều cao cột không khí khi ống thẳng đứng miệng ở dưới. Do đó, chiều cao cột không khí sẽ là:
\[
L_{kh} = P_{atm} - P_{Hg} = 76 \, \text{cmHg} - 14 \, \text{cmHg} = 62 \, \text{cm}
\]
### Kết luận
Vậy chiều cao của cột không khí trong ống khi ống thẳng đứng miệng ở dưới là:
\[
\text{Chiều cao cột không khí} = 62 \, \text{cm}
\]
Tuy nhiên, trong các lựa chọn đưa ra, không có đáp án nào khớp với kết quả này. Có thể có sự nhầm lẫn trong cách hiểu bài toán hoặc trong các lựa chọn. Bạn có thể kiểm tra lại đề bài hoặc các thông số đã cho.