Номер 577, страница 77 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

27. Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярные явления. Глава V. Основы молекулярно-кинетической теории. Молекулярная физика и термодинамика - номер 577, страница 77.

Условие.

577. На одном конце соломинки выдули мыльный пузырь и поднесли другой её конец к пламени горящей свечи. Почему пламя свечи будет отклоняться при этом в сторону?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Решение

Отклонение пламени свечи в описанном опыте объясняется возникновением избыточного давления внутри мыльного пузыря из-за сил поверхностного натяжения.

1. Когда мы выдуваем мыльный пузырь, его сферическую форму поддерживает тонкая пленка мыльного раствора. Эта пленка обладает свойством, называемым поверхностным натяжением. Силы поверхностного натяжения стремятся сократить площадь поверхности пленки до минимума, что приводит к сжатию воздуха, находящегося внутри пузыря.

2. В результате этого сжатия давление воздуха внутри мыльного пузыря ($P_{внутр}$) становится немного выше, чем давление окружающего атмосферного воздуха ($P_{атм}$). Эта разность давлений называется избыточным давлением Лапласа. Для сферической мыльной пленки, имеющей две поверхности (внутреннюю и внешнюю), оно рассчитывается по формуле:

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

где $\sigma$ – это коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора, а $R$ – радиус пузыря.

3. Соломинка, на одном конце которой находится мыльный пузырь, действует как трубка, соединяющая область высокого давления (внутри пузыря) с областью низкого давления (атмосфера у другого конца соломинки). Под действием этой разности давлений воздух начинает вытекать из пузыря через соломинку наружу.

4. Направленный поток воздуха, выходящий из свободного конца соломинки, попадает на пламя свечи. Этот воздушный поток механически воздействует на пламя, сдувая его в сторону. Именно поэтому пламя свечи отклоняется.

Ответ:

Пламя свечи отклоняется в сторону, потому что силы поверхностного натяжения мыльной пленки создают внутри пузыря давление, которое выше атмосферного. Из-за этой разности давлений из свободного конца соломинки выходит струя воздуха, которая и отклоняет пламя.