Номер 21.6, страница 73 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 21. Давление газов - номер 21.6, страница 73.

Условие.

$21.6^0$ $[466^0]$ Под колоколом воздушного насоса находится стакан, частично наполненный мыльной пеной. Что будет наблюдаться внутри стакана, если воздух из-под колокола начать откачивать? Что произойдёт, если воздух вновь впустить?

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

Что будет наблюдаться внутри стакана, если воздух из-под колокола начать откачивать?

Мыльная пена состоит из большого количества маленьких пузырьков, каждый из которых представляет собой объем воздуха, заключенный в тонкую оболочку из мыльного раствора. Давление воздуха внутри каждого пузырька ($p_{внутри}$) немного выше, чем давление окружающего воздуха ($p_{снаружи}$), из-за сил поверхностного натяжения мыльной пленки.

Когда с помощью насоса начинают откачивать воздух из-под колокола, давление воздуха снаружи пузырьков ($p_{снаружи}$) уменьшается. Согласно закону Бойля-Мариотта, при постоянной температуре объем данной массы газа обратно пропорционален давлению ($p V = \text{const}$). Поскольку внешнее давление падает, давление воздуха внутри пузырьков становится избыточным, и газ внутри них начинает расширяться, увеличивая объем каждого пузырька.

В результате увеличения объема каждого отдельного пузырька, общий объем всей мыльной пены также будет увеличиваться. Мы будем наблюдать, как пена "растет", поднимается вверх по стакану и, возможно, даже переливается через край.

Ответ: Объем мыльной пены начнет увеличиваться, она поднимется и может вылиться из стакана.

Что произойдёт, если воздух вновь впустить?

Когда воздух впускают обратно под колокол, давление снаружи пузырьков ($p_{снаружи}$) быстро возрастает до атмосферного. Теперь внешнее давление становится значительно выше, чем давление воздуха внутри расширившихся пузырьков.

Это высокое внешнее давление будет сжимать пузырьки, заставляя воздух внутри них уменьшаться в объеме. В результате общий объем мыльной пены резко сократится. Пена быстро "осядет" или "схлопнется" на дно стакана. Ее итоговый объем может оказаться даже меньше первоначального, так как в процессе расширения и последующего резкого сжатия многие пузырьки могут лопнуть.

Ответ: Объем мыльной пены резко уменьшится, пена осядет.