Номер 4, страница 139 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. Параграф 41. Вес воздуха. Атмосферное давление. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 4, страница 139.

Условие.

4. Как экспериментально доказать существование атмосферного давления?

Решение.

Решение 2.

Причиной существования атмосферного давления является действие силы тяжести на воздух, который составляет атмосферу Земли. Атмосфера представляет собой газовую оболочку, которая, как и все тела на Земле, имеет массу и притягивается к планете.

Давление, по определению, это сила, действующая на единицу площади поверхности. Воздушный столб, простирающийся от поверхности Земли до верхних границ атмосферы, своим весом давит на эту поверхность и на все находящиеся на ней тела. Вес этого воздушного столба и создает атмосферное давление.

Согласно закону Паскаля, давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Поэтому атмосферное давление действует не только вниз, но и вверх, и в стороны на все тела, погруженные в атмосферу.

Таким образом, основная причина — это гравитационное притяжение воздушных масс к Земле.

Ответ: Причиной существования атмосферного давления является вес столба воздуха, который давит на земную поверхность и все находящиеся на ней объекты под действием силы тяжести.

4. Существование атмосферного давления можно доказать с помощью простого эксперимента со стаканом воды и листом бумаги. Сначала нужно наполнить обычный стеклянный стакан водой до самых краев. Затем накрыть стакан листом плотной бумаги так, чтобы он полностью закрывал отверстие. Придерживая лист бумаги рукой, следует аккуратно и быстро перевернуть стакан вверх дном, после чего убрать руку. В результате эксперимента можно наблюдать, что лист бумаги не падает, и вода не выливается из стакана. Это происходит потому, что на лист бумаги снизу действует сила давления атмосферного воздуха. Эта сила оказывается больше, чем сила тяжести столба воды в стакане, которая давит на лист сверху. Сила атмосферного давления, направленная вверх, удерживает лист и воду внутри стакана, наглядно демонстрируя, что воздух оказывает давление.

Ответ: Экспериментально доказать существование атмосферного давления можно с помощью опыта со стаканом воды: если полный стакан накрыть листом бумаги и перевернуть, вода не выльется, так как её будет удерживать сила давления атмосферы, действующая на лист снизу.

5. Да, плотность атмосферы зависит от высоты над поверхностью Земли, причём с увеличением высоты плотность воздуха уменьшается. Это объясняется в первую очередь сжимаемостью воздуха под действием силы тяжести. Нижние слои атмосферы испытывают давление со стороны всех вышележащих слоев, которые притягиваются к Земле. Из-за этого веса нижние слои сжимаются и становятся более плотными. По мере подъема на большую высоту столб воздуха над точкой наблюдения уменьшается, его вес становится меньше, а значит, падает и давление. Уменьшение давления приводит к тому, что воздух расширяется и становится менее плотным (более разреженным).

Эта зависимость математически описывается барометрической формулой, которая для идеализированной изотермической атмосферы показывает экспоненциальное убывание давления $p$ с высотой $h$: $p(h) = p_0 e^{-Mgh/RT}$, где $p_0$ — давление на нулевой высоте, $M$ — молярная масса воздуха, $g$ — ускорение свободного падения, $R$ — универсальная газовая постоянная, а $T$ — абсолютная температура. Поскольку плотность газа пропорциональна давлению, она также убывает с высотой по экспоненциальному закону.

Ответ: Да, плотность атмосферы уменьшается с увеличением высоты. Это происходит потому, что верхние слои воздуха своим весом сжимают нижние слои. С набором высоты вес вышележащего столба воздуха уменьшается, давление падает, и воздух становится более разреженным (менее плотным).