Номер 1, страница 244, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Экспериментируйте

Отлейте из бутылки газированной воды примерно $\frac{3}{4}$ напитка. Закройте крышкой оставшуюся воду. Взболтайте содержимое бутылки. Что будете наблюдать? Объясните.

Что будете наблюдать?

При взбалтывании бутылки с оставшейся газированной водой можно будет наблюдать интенсивное образование пузырьков газа в жидкости (вспенивание). Бутылка на ощупь станет более твердой и упругой, как будто ее "раздуло" изнутри. Если сразу после этого попытаться открыть крышку, раздастся громкий шипящий звук, и вода, скорее всего, с силой выплеснется из бутылки.

Объясните.

Это явление объясняется физико-химическими свойствами газированных напитков. Газированная вода – это раствор углекислого газа ($CO_2$) в воде. На производстве газ растворяют в воде под высоким давлением, гораздо большим, чем атмосферное. Согласно закону Генри, растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна давлению этого газа над поверхностью жидкости. Поэтому под высоким давлением в воде растворяется большое количество $CO_2$.

Когда из бутылки отпивают часть напитка и снова закрывают крышкой, над жидкостью остается большое воздушное пространство, давление в котором близко к атмосферному. При таком низком давлении вода является пересыщенным раствором, то есть в ней растворено больше углекислого газа, чем может удерживаться в равновесных условиях.

Взбалтывание резко нарушает это нестабильное равновесие. Механическое перемешивание приводит к двум эффектам:

1. Резко увеличивается площадь поверхности контакта между жидкостью и газом.

2. В объеме жидкости создаются многочисленные центры дегазации (микроскопические возмущения, пылинки, неровности), которые служат "спусковым крючком" для формирования пузырьков газа.

В результате этих процессов растворенный углекислый газ начинает очень быстро и массово переходить из жидкости в газообразное состояние, заполняя свободное пространство над водой. Поскольку бутылка герметично закрыта, этот выделившийся газ не может выйти наружу. Увеличение количества газа в замкнутом объеме приводит к резкому росту давления внутри бутылки. Именно это повышенное давление делает бутылку твердой на ощупь. При последующем открывании крышки сжатый газ с силой вырывается наружу, что и вызывает громкое шипение и выталкивание части жидкости.

Ответ: При взбалтывании произойдет бурное выделение растворенного углекислого газа из воды в замкнутое пространство над ней. Это приведет к резкому повышению давления внутри бутылки, из-за чего она станет твердой. При открытии крышки сжатый газ будет с шумом вырываться наружу, увлекая за собой часть воды.