Номер 22, страница 18, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Плавание тел. Параграф 17. Давление жидкостей и газов. Закон Паскаля - номер 22, страница 18.

Условие.

22. В закрытой части сосуда над водой содержится воздух (рис. 17.11). Почему при повышении температуры уровень воды в закрытой части сосуда понижается?

Рис. 17.11

Решение.

Решение

В закрытой части U-образного сосуда, в колбе, над поверхностью воды находится определенное количество воздуха. Поведение этого воздуха подчиняется законам для газов. Согласно молекулярно-кинетической теории, температура тела является мерой средней кинетической энергии хаотического движения его частиц (молекул или атомов).

При повышении температуры всей системы, включая сосуд и воду, температура запертого в колбе воздуха также возрастает. Увеличение температуры означает, что молекулы воздуха начинают двигаться с большей средней скоростью. В результате этого, они сталкиваются со стенками сосуда и с поверхностью воды чаще и с большей силой. Совокупное действие этих ударов и есть давление газа.

Таким образом, при нагревании давление воздуха в закрытой части сосуда увеличивается. Это возросшее давление оказывает большую силу на поверхность воды, выталкивая ее из колбы. Вследствие этого уровень воды в закрытой части сосуда понижается, а в открытой — повышается. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не установится новое состояние равновесия, в котором увеличенное давление воздуха уравновесится суммой атмосферного давления и давления столба жидкости, соответствующего новой разности уровней.

Эффектом теплового расширения самой воды и стекла сосуда в данном случае можно пренебречь, так как коэффициент теплового расширения газов значительно превышает коэффициенты расширения жидкостей и твердых тел.

Ответ: При повышении температуры возрастает давление воздуха, находящегося над водой в закрытой части сосуда. Это возросшее давление выталкивает воду из замкнутого объема, что приводит к понижению ее уровня.