Номер 3, страница 309 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Молекулярная физика. 11. Жидкость и пар. Параграф 65. Поверхностное натяжение. Вопросы - номер 3, страница 309.

Условие.

3. Отличается ли и почему давление воздуха внутри мыльного пузыря от атмосферного?

Решение.

Да, давление воздуха внутри мыльного пузыря отличается от атмосферного. Давление внутри пузыря всегда выше, чем атмосферное давление снаружи.

Это явление объясняется действием сил поверхностного натяжения. Мыльный пузырь — это тонкая пленка жидкости (мыльного раствора), которая имеет две поверхности: внутреннюю и внешнюю. Силы межмолекулярного притяжения на поверхности жидкости создают поверхностное натяжение, которое заставляет поверхность жидкости сокращаться, стремясь к минимальной площади при данном объеме. По этой причине мыльные пузыри и принимают сферическую форму.

Пленка мыльного пузыря, стремясь сократиться, действует подобно упругой оболочке и сжимает воздух, находящийся внутри. Для того чтобы уравновесить это сжатие и не дать пузырю схлопнуться, давление воздуха внутри него должно быть больше, чем давление снаружи (атмосферное давление).

Эта разница давлений называется избыточным или лапласовским давлением. Для сферического мыльного пузыря оно рассчитывается по формуле Лапласа:

$ \Delta P = P_{внутр} - P_{атм} = \frac{4\sigma}{R} $

где $ P_{внутр} $ — давление внутри пузыря, $ P_{атм} $ — атмосферное давление, $ \sigma $ — коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора, а $ R $ — радиус пузыря. Множитель 4 используется потому, что у мыльной пленки две поверхности (внутренняя и внешняя), каждая из которых вносит вклад в избыточное давление.

Таким образом, именно силы поверхностного натяжения создают дополнительное давление внутри мыльного пузыря.

Ответ: Давление воздуха внутри мыльного пузыря больше атмосферного из-за действия сил поверхностного натяжения мыльной пленки, которые создают дополнительное (избыточное) давление, сжимая находящийся внутри воздух.