Номер 1, страница 53, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 6. Атмосфера и атмосферное давление. Параграф 57. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли. Вопросы и задания - номер 1, страница 53.

Условие.

1. Почему нельзя рассчитывать давление воздуха так же, как рассчитывают давление жидкости на дно и стенки сосуда?

Решение.

1. Давление воздуха нельзя рассчитывать по той же простой формуле, что и давление жидкости ($p = \rho g h$), из-за фундаментальных различий в физических свойствах газов и жидкостей.

Формула для расчета давления столба жидкости $p = \rho g h$ (где $\rho$ – плотность, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, $\text{h}$ – высота столба) основана на предположении, что жидкость практически несжимаема, а ее плотность $\rho$ постоянна по всей высоте.

В случае с воздухом (газом) эти условия не выполняются по двум основным причинам.

Во-первых, воздух легко сжимаем. Его плотность не является постоянной. В атмосфере Земли плотность воздуха максимальна у поверхности и уменьшается с набором высоты. Это происходит потому, что верхние слои атмосферы давят на нижние, сжимая их. Так как плотность $\rho$ в формуле $p = \rho g h$ должна быть постоянной, применение этой формулы для всего столба атмосферы даст неверный результат.

Во-вторых, атмосфера не имеет четкой верхней границы. У столба жидкости в сосуде есть определенная высота $\text{h}$. Атмосфера же постепенно разрежается и переходит в космическое пространство без какой-либо резкой границы. Следовательно, невозможно определить конкретное значение высоты $\text{h}$ для подстановки в формулу.

Для расчета атмосферного давления используются более сложные модели, например, барометрическая формула, которая учитывает изменение плотности и температуры с высотой.

Ответ: Расчет давления воздуха по формуле для жидкости ($p = \rho g h$) невозможен, так как воздух, в отличие от жидкости, является сжимаемым, его плотность уменьшается с высотой, и атмосфера не имеет четкой верхней границы (определенной высоты $\text{h}$).