Номер 23.8, страница 77 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 23. Закон Паскаля. Гидравлический пресс. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 23.8, страница 77.

23.8 [493] В закрытом сосуде в воде плавает пузырёк так, как показано на рисунке III-25. Пузырёк заполнен водой и воздухом. Будет ли увеличиваться масса воды в пузырьке, если увеличить давление воздуха в сосуде? Почему?

Рис. III-25

Решение

Да, масса воды в пузырьке будет увеличиваться. Рассмотрим физические принципы, объясняющие это явление.

Представленное на рисунке устройство является моделью картезианского водолаза. Это небольшой сосуд (в задаче названный "пузырьком"), перевернутый отверстием вниз и частично заполненный водой и воздухом.

1. Когда давление воздуха в основном, большом сосуде увеличивается (например, путем нагнетания в него воздуха через трубку), это повышенное давление передается на поверхность воды.

2. Согласно закону Паскаля, давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Следовательно, увеличение давления над водой приведет к увеличению давления во всей толще воды, в том числе и на уровне отверстия пузырька.

3. Это возросшее давление воды будет действовать на воздух, запертый внутри пузырька. По закону Бойля-Мариотта, для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объем есть величина постоянная: $P \cdot V = \text{const}$. Так как давление на воздух внутри пузырька увеличилось, его объем должен уменьшиться.

4. Уменьшение объема воздуха означает, что он сжимается. Освободившееся пространство внутри пузырька не может оставаться пустым и заполняется водой из окружающего сосуда.

Таким образом, увеличение давления воздуха в сосуде приводит к тому, что в пузырёк заходит дополнительное количество воды, и масса воды внутри него увеличивается.

Ответ: Да, масса воды в пузырьке будет увеличиваться. При увеличении давления воздуха в сосуде это давление передается воде и сжимает воздух внутри пузырька. В результате уменьшения объема воздуха в пузырёк заходит дополнительная вода, увеличивая свою массу внутри него.