Доб­рый день!

В ка­че­стве от­ве­та на Ваш во­прос при­во­жу не­боль­шую кар­тин­ку с не­ко­то­ры­ми ком­мен­та­ри­я­ми. Более по­дроб­ную ин­фор­ма­цию об устрой­стве во­дя­но­го на­со­са Вы без труда смо­же­те отыс­кать в ин­тер­не­те.

На ри­сун­ке изоб­ра­же­но два по­ло­же­ния порш­ня. На левой кар­тин­ке ци­линдр на­со­са опу­щен в какой-ни­будь боль­шой ре­зер­ву­ар с водой. Под порш­нем на­хо­дит­ся не­боль­шое ко­ли­че­ство воз­ду­ха. По­сколь­ку уров­ни воды в ци­лин­дре и в ре­зер­ву­а­ре сов­па­да­ют, дав­ле­ние воз­ду­ха под порш­нем равно ат­мо­сфер­но­му дав­ле­нию .

Те­перь пор­шень на­чи­на­ют под­ни­мать. Объем, ко­то­рый за­ни­ма­ет воз­дух при этом на­чи­на­ет уве­ли­чи­вать­ся. Из тер­мо­ди­на­ми­ки и МКТ из­вест­но, что такое раз­ря­же­ние воз­ду­ха при­во­дит к умень­ше­нию его дав­ле­ния. По за­ко­ну Пас­ка­ля, дав­ле­ние в жид­ко­стях пе­ре­да­ет­ся во всех на­прав­ле­ни­ях. А зна­чит, дав­ле­ние ат­мо­сфе­ры на "уро­вень жид­ко­сти в ци­лин­дре" на­чи­на­ет пре­вы­шать дав­ле­ние на него воз­ду­ха под порш­нем. Сле­до­ва­тель­но, уро­вень воды в ци­лин­дре на­чи­на­ет по­вы­шать­ся. Вода втя­ги­ва­ет­ся за порш­нем. На пра­вой кар­тин­ке изоб­ра­же­но не­ко­то­рое ко­неч­ное со­сто­я­ние. Пусть уро­вень воды в ци­лин­дре под­нял­ся на ве­ли­чи­ну , тогда дав­ле­ние воз­ду­ха под порш­нем равно где  —   плот­ность воды. Имен­но эта раз­ность ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния и дав­ле­ния раз­ре­жен­но­го воз­ду­ха под порш­нем и удер­жи­ва­ет во­дя­ной столб внут­ри ци­лин­дра на­со­са.