Номер 58, страница 12 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Первоначальные сведения о строении вещества. Диффузия в газах, жидкостях и твёрдых телах - номер 58, страница 12.

Условие.

58. В каком случае в кастрюле с молоком сливки образуются быстрее — в холодильнике или в комнате?

Решение.

Сливки в кастрюле с молоком образуются быстрее в холодильнике.

Этот процесс объясняется физическими явлениями, на которые влияет температура. Молоко является эмульсией, то есть взвесью мельчайших шариков жира в водной среде. Сливки — это слой молочного жира, который скапливается на поверхности. Поскольку плотность жира меньше плотности остальной части молока, жировые шарики под действием выталкивающей силы Архимеда медленно всплывают вверх.

На скорость этого процесса температура влияет двумя противоположными способами:

1. Вязкость. При более высокой температуре, как в комнате, вязкость молока ниже. Это означает, что жидкость менее густая, и жировым шарикам легче в ней перемещаться. Этот фактор должен был бы ускорить процесс образования сливок в теплом молоке.

2. Броуновское движение и слипание (агглютинация) жировых шариков. При низкой температуре, как в холодильнике, ослабевает броуновское движение — хаотичное движение молекул жидкости, которое мешает направленному всплытию жировых шариков. Но самое главное, при низких температурах (около 4-10 °C) содержащиеся в молоке белки-агглютинины способствуют слипанию мелких жировых шариков в более крупные скопления (кластеры).

Скорость всплытия частиц в жидкости описывается законом Стокса, согласно которому она прямо пропорциональна квадрату радиуса частицы ($v \sim r^2$). Образование в холодном молоке крупных кластеров из жировых шариков приводит к резкому увеличению их эффективного радиуса. В результате скорость их всплытия многократно возрастает. Этот эффект оказывается гораздо сильнее, чем эффект увеличения вязкости, который замедляет процесс. Поэтому в холодильнике расслоение молока и образование сливок происходит значительно быстрее.

Ответ: Сливки быстрее образуются в холодильнике.