Номер 1, страница 57 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-26. Давление газа. Вариант № 1 - номер 1, страница 57.

Решение.

1. Это явление объясняется законами физики, связанными с давлением газов. Газированная вода производится путем растворения углекислого газа ($CO_2$) в воде под высоким давлением. В герметично закрытой бутылке над поверхностью воды всегда есть небольшое пространство, заполненное этим же газом. Давление газа внутри бутылки значительно выше, чем атмосферное давление снаружи.

Пробка удерживается в горлышке бутылки в основном за счёт силы трения. Изнутри на неё действует сила давления газа, а снаружи – сила атмосферного давления. Поскольку внутреннее давление намного выше внешнего, результирующая сила, стремящаяся вытолкнуть пробку, велика. Пробка вылетает, когда эта сила превышает максимальную силу трения покоя.

Резкое увеличение внутреннего давления, приводящее к вылетанию пробки, может быть вызвано двумя основными причинами:

Нагревание. Если бутылку с газированной водой нагреть (например, оставить на солнце), давление газа внутри неё увеличится. Это происходит из-за двух эффектов. Во-первых, согласно закону Гей-Люссака, давление газа в замкнутом объёме прямо пропорционально его абсолютной температуре ($P/T = \text{const}$). Во-вторых, растворимость $CO_2$ в воде уменьшается с ростом температуры, что приводит к выделению дополнительного газа из жидкости и, как следствие, к ещё большему росту давления.

Встряхивание. Механическое воздействие, такое как встряхивание, создаёт в жидкости центры для образования пузырьков. Это провоцирует быстрое и массовое выделение растворенного углекислого газа, что приводит к резкому, почти взрывному росту давления внутри бутылки.

Таким образом, когда давление газа $\text{P}$ внутри бутылки достаточно возрастает, сила давления ($F = P \cdot S$), действующая на площадь пробки $\text{S}$, становится больше силы трения, и пробка с силой выталкивается из горлышка.

Ответ: Пробка из бутылки с газированной водой иногда вылетает из-за резкого увеличения давления углекислого газа внутри. Это увеличение давления происходит при нагревании или встряхивании бутылки. Когда сила давления газа на пробку становится больше силы трения, удерживающей её в горлышке, пробка выталкивается.