Номер 439, страница 61 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Вес воздуха. Атмосферное давление - номер 439, страница 61.

Условие.

439. При консервировании фруктов и овощей банки, залитые кипящим рассолом, плотно закрывают крышками (рис. 66). Почему крышки после охлаждения содержимого банки прогибаются внутрь?

Рис. 66

Решение.

Решение

Когда банку с горячим содержимым и кипящим рассолом плотно закрывают крышкой, пространство над жидкостью заполняется горячим воздухом и большим количеством водяного пара. Давление этой паровоздушной смеси внутри банки в момент закрытия примерно равно внешнему атмосферному давлению.

В процессе остывания банки до комнатной температуры происходит два основных процесса. Во-первых, большая часть водяного пара конденсируется, превращаясь в капли воды. Это приводит к резкому уменьшению числа газовых молекул в замкнутом пространстве под крышкой. Во-вторых, оставшийся там воздух также охлаждается. Согласно газовым законам (например, уравнению состояния идеального газа $PV=nRT$), уменьшение количества газообразного вещества ($\text{n}$) и температуры ($\text{T}$) при постоянном объеме ($\text{V}$) ведет к значительному падению давления ($\text{P}$).

В результате давление под крышкой ($P_{внутр}$) становится намного меньше атмосферного давления снаружи ($P_{атм}$). Возникающая разность давлений $\Delta P = P_{атм} - P_{внутр}$ создает направленную внутрь силу, которая действует на внешнюю поверхность крышки. Под действием этой силы гибкая металлическая крышка прогибается внутрь.

Ответ: Крышки прогибаются внутрь из-за того, что после охлаждения банки давление воздуха и водяного пара под крышкой становится значительно меньше атмосферного давления снаружи. Разность давлений создает силу, которая вдавливает крышку.