Номер 3.29, страница 11 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 3. Молекулы и атомы. Движение молекул. Глава 1. Начальные сведения о физических понятиях - номер 3.29, страница 11.

3.29 [68] Где лучше сохранить детский резиновый шарик, наполненный водородом: в холодном или тёплом помещении?

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо понять, почему шарик со временем сдувается и как на этот процесс влияет температура.

Резиновая оболочка шарика, несмотря на кажущуюся герметичность, на самом деле является пористым материалом с микроскопическими отверстиями. Газ из шарика постепенно выходит наружу через эти поры. Этот процесс называется диффузией. Скорость диффузии зависит от нескольких факторов, одним из которых является температура.

Согласно молекулярно-кинетической теории, температура тела является мерой средней кинетической энергии его частиц (атомов или молекул). Средняя кинетическая энергия движения молекул газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре: $ \langle E_k \rangle \sim T $.

1. В тёплом помещении температура газа (водорода) внутри шарика выше. Молекулы водорода движутся с большей скоростью и обладают большей энергией. Из-за этого они чаще и сильнее сталкиваются со стенками шарика, и вероятность их прохождения через микропоры в резине увеличивается. Диффузия происходит интенсивнее, и шарик сдувается быстрее.

2. В холодном помещении температура ниже. Молекулы водорода движутся медленнее, их кинетическая энергия меньше. Это приводит к замедлению процесса диффузии, так как молекулам сложнее преодолеть межмолекулярные связи в материале оболочки и пройти сквозь поры. В результате шарик будет сохранять свой объем дольше.

Таким образом, для более длительного сохранения шарика в надутом состоянии его следует держать в среде с низкой температурой.

Ответ: Детский резиновый шарик, наполненный водородом, лучше сохранить в холодном помещении.