Номер 3, страница 28 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. ТЗ-15. Атмосферное давление - номер 3, страница 28.

Условие.

3. а) Если откачать насосом воздух из жестяной банки, она сплющивается. Почему?

б) При консервировании фрукты и овощи, заложенные в банки и залитые кипящим рассолом, плотно закрывают крышками. Почему после охлаждения крышки прогибаются внутрь (рис. 35)?

Рис. 35

Решение.

а)

Когда воздух откачивают насосом из жестяной банки, давление газа внутри нее становится очень низким, близким к нулю. В то же время на наружную поверхность банки продолжает действовать давление окружающего воздуха — атмосферное давление. При нормальных условиях оно достаточно велико (около $101,3$ кПа). Возникает значительная разница давлений снаружи и внутри банки. Сила, создаваемая атмосферным давлением, оказывается намного больше силы давления разреженного воздуха изнутри. Эта результирующая сила, направленная к центру банки, сжимает и сплющивает ее.

Ответ: Банка сплющивается из-за того, что давление атмосферного воздуха снаружи становится намного больше, чем давление разреженного воздуха внутри банки.

б)

Когда банку с горячим содержимым (кипящим рассолом) плотно закрывают крышкой, под ней остается небольшое количество горячего воздуха и водяного пара. В этот момент давление внутри банки примерно равно внешнему атмосферному давлению. После того как банка остывает, происходят два основных процесса:

1. Горячий водяной пар охлаждается и конденсируется, превращаясь в небольшое количество воды. Это приводит к резкому уменьшению числа молекул газа в пространстве под крышкой.

2. Оставшийся воздух также остывает. Согласно закону Шарля, при постоянном объеме давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре ($P/T = \text{const}$). При понижении температуры давление воздуха также уменьшается.

В результате этих двух процессов давление внутри банки становится значительно ниже атмосферного давления снаружи. Возникшая разность давлений создает силу, которая действует на крышку снаружи и прогибает ее внутрь.

Ответ: Крышки прогибаются внутрь, потому что при остывании банки водяной пар под крышкой конденсируется, а воздух сжимается, из-за чего давление внутри банки становится значительно меньше внешнего атмосферного давления.