Номер 1, страница 95 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 3. Температура. Газовые законы. Параграф 3.12. Примеры решения задач. Упражнение 2 - номер 1, страница 95.

Условие.

Упражнение 2

1. Вы надули щёки. При этом и давление, и объём воздуха во рту увеличиваются. Как это согласуется с законом Бойля—Мариотта?

Решение.

1. Вы надули щёки. При этом и давление, и объём воздуха во рту увеличиваются. Как это согласуется с законом Бойля—Мариотта?

Решение

Закон Бойля—Мариотта утверждает, что для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объём постоянно: $P \cdot V = \text{const}$. Это означает, что при изотермическом процессе ($T = \text{const}$) и постоянной массе газа ($m = \text{const}$), увеличение объёма должно приводить к уменьшению давления, и наоборот.

В ситуации с надуванием щёк мы наблюдаем одновременное увеличение и объёма, и давления воздуха во рту. Это кажется противоречием закону Бойля—Мариотта.

Однако, ключевым условием для применения этого закона является постоянство массы газа. Когда человек надувает щёки, он перемещает дополнительный воздух из лёгких в ротовую полость. Таким образом, масса воздуха во рту увеличивается, то есть условие $m = \text{const}$ не выполняется. Поскольку система не является замкнутой (масса газа изменяется), закон Бойля—Мариотта для этого процесса неприменим. Увеличение давления происходит именно за счёт нагнетания в увеличивающийся объём рта большего количества молекул воздуха.

Ответ: Это явление не противоречит закону Бойля—Мариотта, так как данный закон применим только к процессам с постоянной массой газа. При надувании щёк масса воздуха во рту увеличивается за счёт его поступления из лёгких, поэтому закон в данном случае не выполняется.