Номер 3.15, страница 10 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 3. Молекулы и атомы. Движение молекул. Глава 1. Начальные сведения о физических понятиях - номер 3.15, страница 10.

3.15 [59] Детский резиновый шар, наполненный водородом, через несколько часов становится слабо надутым. Почему?

Это явление объясняется физическим процессом, который называется диффузией. Стенки резинового шарика не являются абсолютно непроницаемыми для газов. На молекулярном уровне резина представляет собой сетку из длинных полимерных молекул, между которыми существуют микроскопические промежутки (поры).

Газ внутри шара — водород — состоит из очень маленьких и легких двухатомных молекул ($H_2$). Молекулы газов, из которых состоит окружающий воздух, в основном азот ($N_2$) и кислород ($O_2$), значительно крупнее и массивнее молекул водорода.

Из-за своих малых размеров молекулы водорода могут проникать сквозь поры в резиновой оболочке и выходить наружу. Поскольку концентрация водорода внутри шара очень высока, а снаружи практически равна нулю, возникает интенсивный поток молекул водорода из шара в окружающую атмосферу. В то же время, более крупные молекулы азота и кислорода диффундируют внутрь шара гораздо медленнее.

В результате скорость утечки водорода из шара значительно превышает скорость проникновения воздуха внутрь. Это приводит к уменьшению общего количества газа в шаре, падению внутреннего давления, и, как следствие, шар постепенно сдувается.

Ответ: Шар становится слабо надутым из-за процесса диффузии. Маленькие и лёгкие молекулы водорода ($H_2$) просачиваются сквозь микроскопические поры в резине наружу значительно быстрее, чем более крупные молекулы газов воздуха (азота $N_2$ и кислорода $O_2$) проникают внутрь.