Номер 3, страница 456 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Лабораторные работы. 6. Изучение изотермического процесса в газе - номер 3, страница 456.

Условие.

3. Откройте пробку 5 в неподвижной трубке.

Решение.

3. Указание «Откройте пробку Б в неподвижной трубке» является инструкцией к действию, а не задачей, требующей математического решения. Развернутый ответ на такой запрос может состоять в описании физических последствий этого действия, которые зависят от контекста эксперимента (начальных условий), который не предоставлен.

При открытии пробки внутренний объем трубки соединяется с окружающей средой. Это приводит к возникновению процессов, направленных на достижение термодинамического равновесия между содержимым трубки и внешней средой. Рассмотрим основные возможные сценарии:

1. Выравнивание давления. Если давление $P_{внутр}$ внутри трубки отличается от внешнего (атмосферного) давления $P_{атм}$, то после открытия пробки начнется движение вещества:
• Если $P_{внутр} > P_{атм}$, вещество (газ или жидкость) будет выходить из трубки наружу.
• Если $P_{внутр} < P_{атм}$ (состояние частичного вакуума), то внешняя среда (например, воздух) будет поступать внутрь трубки.
Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока давления не уравняются, то есть $P_{внутр} = P_{атм}$.

2. Теплообмен. Если температура $T_{внутр}$ вещества в трубке отличается от температуры окружающей среды $T_{окр}$, то начнется процесс теплообмена (в основном за счет конвекции и излучения через открытое отверстие), который будет стремиться к установлению теплового равновесия, при котором $T_{внутр} = T_{окр}$.

3. Диффузия. Если в трубке находится газ, химический состав которого отличается от состава окружающего воздуха, начнется процесс взаимной диффузии. Молекулы газа из трубки будут хаотично перемещаться в окружающее пространство, а молекулы газов из воздуха — внутрь трубки, пока состав газовой смеси внутри и снаружи не станет однородным.

4. Гидростатические явления. Если трубка является частью какой-либо гидравлической установки (например, сообщающихся сосудов или U-образного манометра), открытие пробки может нарушить существующее гидростатическое равновесие. Это вызовет перетекание жидкости до тех пор, пока не установится новое положение равновесия в соответствии с законами гидростатики.

Таким образом, конкретный результат выполнения данной инструкции полностью определяется начальными физическими параметрами системы.

Ответ: Открытие пробки Б в неподвижной трубке приведет к соединению ее внутреннего объема с окружающей средой, что инициирует физические процессы (поток вещества из-за разности давлений, теплообмен из-за разности температур, диффузия из-за разности концентраций) до достижения состояния термодинамического равновесия системы с окружающей средой.