Анализируйте, страница 143 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Анализируйте

1. Можно ли измерить давление воздуха в кабине космического корабля ртутным барометром? Барометром-анероидом?

Ответ: ртутным — нет, анероидом — да.

2. Команда Кусто вытащила на палубу с большой глубины рыбу. Подумайте, что произойдет с рыбой?

1. Измерить давление воздуха в кабине космического корабля ртутным барометром невозможно. Принцип действия ртутного барометра основан на уравновешивании атмосферного давления столбом ртути. Высота этого столба зависит от силы тяжести, что описывается формулой $p = \rho g h$, где $p$ – давление, $\rho$ – плотность ртути, $g$ – ускорение свободного падения, и $h$ – высота столба. В условиях невесомости на борту космического корабля, находящегося на орбите, ускорение свободного падения $g$ практически равно нулю. Следовательно, ртуть не будет создавать весового давления, и прибор не сможет функционировать. Кроме того, использование ртути в замкнутом пространстве кабины крайне опасно из-за её высокой токсичности.

Барометром-анероидом, напротив, измерить давление можно. Его работа основана на деформации упругой металлической коробки, из которой откачан воздух. Изменение внешнего давления заставляет стенки коробки изгибаться, и это движение передается на стрелку прибора. Поскольку этот механизм не зависит от силы тяжести, а только от разницы давлений внутри и снаружи коробки, барометр-анероид будет корректно работать в условиях невесомости.

Ответ: ртутным барометром измерить давление в кабине космического корабля нельзя из-за отсутствия гравитации, на которой основан его принцип действия; барометром-анероидом — можно, так как его работа не зависит от силы тяжести.

2. На большой глубине вода оказывает огромное гидростатическое давление, которое рассчитывается по формуле $p = \rho g h$, где $\rho$ – плотность воды, $g$ – ускорение свободного падения, а $h$ – глубина. Организм глубоководной рыбы полностью адаптирован к этому давлению: внутреннее давление в её теле и в полостях, в частности в плавательном пузыре, уравновешено с внешним давлением воды.

Когда рыбу быстро вытаскивают на поверхность, внешнее давление резко падает с десятков или сотен атмосфер до одной атмосферы. Согласно закону Бойля-Мариотта ($p_1V_1=p_2V_2$), при резком уменьшении внешнего давления ($p_2$) газ, содержащийся в плавательном пузыре рыбы, стремится сильно увеличиться в объёме ($V_2$).

Это приводит к явлению, называемому баротравмой. Плавательный пузырь раздувается, как воздушный шар, что вызывает разрыв внутренних органов. Часто раздувшийся пузырь выталкивает желудок рыбы наружу через рот, а её глаза вылезают из орбит. Такие повреждения несовместимы с жизнью, и рыба погибает.

Ответ: из-за резкого снижения внешнего давления при подъеме на поверхность газ в плавательном пузыре рыбы сильно расширится, что вызовет смертельные внутренние повреждения (баротравму).