Номер 490, страница 67 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Вес воздуха. Атмосферное давление - номер 490, страница 67.

Условие.

► 490. Для опыта сварите вкрутую яйцо. Очистите его от скорлупы. Возьмите лист бумаги, сверните его и подожгите. Затем осторожно опустите горящую бумагу в пустую стеклянную бутылку. Через 1—2 с горлышко бутылки закройте яйцом (рис. 77). Горение бумаги прекратится, и яйцо начнёт втягиваться в бутылку. Объясните наблюдаемое явление.

Рис. 77

Решение.

Наблюдаемое явление объясняется созданием разности давлений между воздухом внутри бутылки и окружающим атмосферным воздухом. Рассмотрим этот процесс поэтапно:

1. Когда горящую бумагу опускают в бутылку, она нагревает находящийся там воздух. Согласно газовым законам, при нагревании газ расширяется. Поскольку бутылка в этот момент открыта, часть нагретого, расширившегося воздуха выходит из нее наружу.

2. Когда горлышко бутылки плотно закрывают вареным яйцом, бутылка становится герметичной. Горение бумаги быстро прекращается, так как в замкнутом объеме заканчивается кислород, необходимый для поддержания горения.

3. После прекращения горения воздух внутри бутылки начинает остывать. При остывании газа в замкнутом объеме его давление уменьшается (согласно закону Шарля, при постоянном объеме давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре, $P/T = \text{const}$). Кроме того, при горении органических веществ, таких как бумага, образуется водяной пар. При остывании этот пар конденсируется, превращаясь в капли воды, что также ведет к дополнительному снижению давления внутри бутылки.

4. В результате этих процессов давление воздуха внутри бутылки ($P_{внутри}$) становится значительно ниже, чем давление окружающего воздуха снаружи (атмосферное давление, $P_{атм}$).

5. Возникает существенная разность давлений ($P_{атм} > P_{внутри}$). Атмосферное давление действует на всю внешнюю поверхность яйца, создавая силу, направленную внутрь бутылки. Эта сила оказывается достаточной, чтобы деформировать эластичное вареное яйцо и протолкнуть его через узкое горлышко.

Ответ: Яйцо втягивается в бутылку из-за разности давлений. Горящая бумага нагревает воздух в бутылке, и часть его выходит наружу. После того как горлышко закрывают яйцом и огонь гаснет, воздух внутри остывает, его давление падает и становится значительно меньше внешнего атмосферного давления. Сила, создаваемая атмосферным давлением, вталкивает яйцо внутрь бутылки.