Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Под герметично закрытым стеклянным колпаком находится завязанный надутый резиновый шарик (см. рисунок). Изменится, и если изменится, то как объём шарика, если откачать частично воздух из-под колпака? Ответ поясните.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для объяснения изменений, происходящих с шариком, воспользуемся знаниями о давлении газов и условиях равновесия оболочки.
1. Давление газа под колпаком. Давление газа создаётся ударами молекул о стенки сосуда и поверхность тел, находящихся внутри. При откачке воздуха из-под колпака количество молекул газа в пространстве вокруг шарика уменьшается. Следовательно, уменьшается и плотность воздуха под колпаком, что приводит к уменьшению внешнего давления , действующего на оболочку шарика.
2. Давление внутри шарика. Шарик завязан, поэтому масса воздуха внутри него остаётся неизменной. Согласно закону Паскаля, газ внутри шарика давит на его стенки равномерно во всех направлениях. В начальном состоянии давление воздуха внутри шарика уравновешивается внешним атмосферным давлением и силой упругости резиновой оболочки.
3. Механизм изменения объёма. Когда мы начинаем откачивать воздух, внешнее давление становится меньше внутреннего давления . Возникает разность давлений, направленная изнутри наружу. Под действием этой силы оболочка шарика начинает растягиваться, и объём шарика увеличивается.
4. Вывод. Процесс расширения будет продолжаться до тех пор, пока увеличивающаяся сила упругости резины и уменьшающееся (вследствие увеличения объёма) внутреннее давление воздуха не уравновесят новое, более низкое внешнее давление под колпаком.
Ответ: Объём шарика увеличится.
Источник: ФИПИ