برای حل این مسئله، ابتدا باید از اصل تعادل فشارها در سیالات استفاده کنیم. فشار در نقطهای از سیالی در تعادل برابر با فشار خارجی به علاوه فشار ناشی از عمق آن سیال است.
در اینجا، داریم:
- فشار خارجی که همان فشار هوا است: \( P_0 = 10^5 \, \text{Pa} \)
- چگالی مایع: \( \rho = 2.5 \, \text{g/cm}^3 = 2500 \, \text{kg/m}^3 \)
- شتاب گرانش: \( g = 10 \, \text{N/kg} \)
- اختلاف ارتفاع مایع در لوله: \( h = 10 \, \text{cm} = 0.1 \, \text{m} \)
فشار اندرون مایع برابر است با:
\[ P = P_0 + \rho \cdot g \cdot h \]
با جایگذاری مقادیر، خواهیم داشت:
\[ P = 10^5 \, \text{Pa} + 2500 \, \text{kg/m}^3 \cdot 10 \, \text{N/kg} \cdot 0.1 \, \text{m} \]
\[ P = 10^5 \, \text{Pa} + 2500 \]
پس فشار نهایی درون لوله:
\[ P = 100000 + 2500 = 102500 \, \text{Pa} \]
اگر بخواهیم فشار گاز داخل لوله را به کیلوپاسکال تبدیل کنیم:
\[ P = 102.5 \, \text{kPa} \]
بنابراین، فشار گاز محبوس درون لوله \(102.5 \, \text{kPa}\) است.
