Номер 450, страница 55 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. 20. Вес воздуха. Атмосферное давление. Опыт Торричелли. Гидравлические механизмы - номер 450, страница 55.

Решение.

Решение

Да, объём резинового воздушного шарика при его подъёме будет меняться.

Это явление объясняется изменением атмосферного давления с высотой. По мере подъёма шарика вверх, высота над уровнем моря увеличивается, а плотность воздуха и, соответственно, атмосферное давление уменьшаются. Таким образом, внешнее давление, действующее на оболочку шарика, становится меньше.

В условии задачи сказано, что изменение температуры можно не учитывать, то есть процесс подъёма шарика можно считать изотермическим ($T = const$). Для изотермического процесса справедлив закон Бойля-Мариотта, который гласит, что для данной массы газа произведение давления на объём есть величина постоянная:

$P \cdot V = const$

где $\text{P}$ — давление газа, а $\text{V}$ — его объём.

Давление газа внутри шарика уравновешивается внешним атмосферным давлением и давлением, создаваемым упругой оболочкой шарика. Поскольку внешнее атмосферное давление при подъёме уменьшается, давление газа внутри шарика также должно уменьшиться. Для того чтобы произведение $P \cdot V$ оставалось постоянным при уменьшении давления $\text{P}$, объём газа $\text{V}$ должен увеличиваться.

Следовательно, по мере подъёма воздушного шарика его объём будет увеличиваться.

Ответ: Да, объём резинового воздушного шарика при подъёме будет увеличиваться. Это происходит потому, что с набором высоты уменьшается внешнее атмосферное давление, и в соответствии с законом Бойля-Мариотта (при постоянной температуре) газ внутри шарика расширяется.