Номер 21.19, страница 74 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 21. Давление газов. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 21.19, страница 74.

21.19 [д. 94] В плотно закрытом полиэтиленовом пакете с молоком, хранящемся при постоянной температуре, масса вещества остаётся неизменной. Почему со временем пакет увеличивается в объёме?

Решение

Хотя полиэтиленовый пакет плотно закрыт и общая масса вещества внутри него остается постоянной (в соответствии с законом сохранения массы в замкнутой системе), со временем в молоке происходят химические и биологические процессы.

Молоко содержит молочнокислые и другие бактерии. При хранении, даже при постоянной пониженной температуре, эти микроорганизмы начинают активно размножаться и перерабатывать компоненты молока, в первую очередь молочный сахар (лактозу). Этот процесс называется брожением или скисанием.

В результате жизнедеятельности бактерий и процессов брожения выделяются различные вещества, в том числе и газы (например, углекислый газ, $CO_2$). То есть, часть массы молока переходит из жидкого состояния в газообразное.

Плотность газа значительно ниже плотности жидкости. Согласно формуле $V = m/\rho$, где $V$ — объем, $m$ — масса, а $\rho$ — плотность, одна и та же масса вещества в газообразном состоянии занимает гораздо больший объем, чем в жидком.

Образовавшийся газ накапливается внутри пакета, увеличивая давление на его стенки. Поскольку полиэтиленовый пакет эластичен, под действием этого давления он растягивается, и его общий объем увеличивается. Таким образом, пакет "вздувается" из-за превращения части жидкости в газ, который занимает больший объем при той же массе.

Ответ: Пакет увеличивается в объеме из-за выделения газа в результате процесса брожения (скисания) молока. Бактерии, содержащиеся в молоке, перерабатывают его компоненты, при этом образуется газ. Так как газ имеет значительно меньшую плотность, чем жидкость, он занимает больший объем при той же массе, что и приводит к "вздутию" пакета.