Номер 2, страница 42 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-36. Давление газа. Вариант 1 - номер 2, страница 42.

Условие.

2. Хорошо накачанный дома волейбольный мяч вынесли зимой на улицу. На улице оказалось, что он накачан плохо. В чём причина такого явления?

Решение.

Решение

Данное явление объясняется законами термодинамики, в частности, поведением газов при изменении температуры.

Воздух внутри волейбольного мяча можно рассматривать как идеальный газ. Состояние идеального газа описывается уравнением состояния, которое связывает давление ($\text{P}$), объем ($\text{V}$) и абсолютную температуру ($\text{T}$) газа. Для постоянного количества газа и постоянного объема это соотношение известно как закон Шарля:

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

Это означает, что давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре при постоянном объеме.

1. В теплом помещении воздух внутри мяча имеет определенную температуру $T_1$ и создает давление $P_1$, благодаря которому мяч кажется хорошо накачанным.

2. Когда мяч выносят на улицу зимой, где температура воздуха значительно ниже, воздух внутри мяча начинает остывать, и его температура понижается до $T_2$ ($T_2 < T_1$).

3. Согласно закону Шарля, при уменьшении температуры газа уменьшается и его давление (объем мяча можно считать практически неизменным). Давление внутри мяча становится $P_2$, причем $P_2 < P_1$.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории, при понижении температуры средняя кинетическая энергия молекул воздуха внутри мяча уменьшается. Это значит, что молекулы начинают двигаться медленнее, реже и с меньшей силой ударяются о внутренние стенки мяча. В результате давление, которое они создают, падает.

Именно это падение внутреннего давления и приводит к тому, что мяч становится мягким и кажется плохо накачанным.

Ответ: Причина этого явления заключается в том, что при переносе мяча из теплого помещения на холодную улицу температура воздуха внутри него понижается. Согласно газовым законам (в частности, закону Шарля), при уменьшении температуры газа в замкнутом объеме его давление также уменьшается. Снижение давления внутри мяча приводит к тому, что он становится мягким и кажется спущенным.