Номер 3, 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 3, страница 42.

Условие.

3. Баллон наполнен газом под большим давлением. Что может произойти с баллоном, если его долго держать на солнце?

Решение.

Решение

Когда баллон с газом находится под прямыми солнечными лучами, его стенки поглощают тепловую энергию, и, как следствие, газ внутри баллона нагревается. Это приводит к увеличению температуры газа.

Состояние газа в герметичном баллоне постоянного объема описывается газовыми законами. В данном случае мы имеем дело с изохорным процессом, так как объем газа ($\text{V}$) остается неизменным ($V = \text{const}$). Согласно закону Шарля (для изохорного процесса), давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре:

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

где $\text{p}$ — давление газа, а $\text{T}$ — его абсолютная температура (в Кельвинах). Из этого соотношения следует, что при увеличении температуры газа его давление также будет увеличиваться.

Поскольку баллон изначально уже наполнен газом под большим давлением, дополнительное увеличение давления из-за нагрева может стать критическим. Любой баллон рассчитан на определенное максимальное давление, которое его стенки могут выдержать. Если в результате нагрева давление внутри баллона превысит этот предел прочности, баллон может разрушиться, то есть взорваться. Это представляет серьезную опасность.

Ответ: Если баллон долго держать на солнце, газ внутри него нагреется, что приведет к значительному увеличению давления. Если давление превысит предел прочности стенок баллона, он может взорваться.