Номер 21.8, страница 73 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

$21.8^0 [468^0]$ Пробирка закрыта пробкой из мыльной пены. Что будет наблюдаться, если пробирку частично погрузить в стакан с холодной водой? в стакан с горячей водой? Объясните явление.

В основе наблюдаемых явлений лежит тепловое расширение и сжатие воздуха, который находится внутри пробирки. Воздух, как и любой газ, при изменении температуры изменяет свой объем. Поскольку пробирка закрыта подвижной мыльной пленкой, давление воздуха внутри пробирки остается практически постоянным и равным атмосферному давлению. Такой процесс, протекающий при постоянном давлении, называется изобарным.

Для изобарного процесса справедлив закон Гей-Люссака, согласно которому объем данной массы газа прямо пропорционален его абсолютной температуре:

$ \frac{V}{T} = \text{const} $

где $V$ — объем газа, а $T$ — его абсолютная температура (в Кельвинах).

в стакан с холодной водой?

При погружении пробирки в холодную воду, воздух внутри нее начнет отдавать тепло воде и охлаждаться. Согласно закону Гей-Люссака, при понижении температуры газа его объем уменьшается. Так как объем воздуха внутри пробирки сокращается, давление внутри становится немного меньше, чем снаружи, и внешнее атмосферное давление вталкивает мыльную пробку внутрь пробирки.

Ответ: мыльная пробка будет втягиваться внутрь пробирки.

в стакан с горячей водой?

При погружении пробирки в горячую воду, воздух внутри нее начнет получать тепло от воды и нагреваться. В соответствии с законом Гей-Люссака, при повышении температуры объем газа увеличивается. Расширяющийся воздух начнет давить на мыльную пробку изнутри, выталкивая ее наружу. Мыльная пленка будет надуваться, образуя мыльный пузырь, который может в итоге лопнуть.

Ответ: мыльная пробка будет выталкиваться из пробирки, надуваясь в виде пузыря.