Номер 1, страница 173 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Проекты и исследования. Итоги главы 3. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 1, страница 173.

1. «Давление на Земле: от сверхмалых до супербольших» (возможная форма: презентация, реферат, таблица, викторина).

Решение

Давление — это физическая величина, определяемая как сила, действующая на единицу площади поверхности перпендикулярно к ней ($P = F/S$). На Земле мы сталкиваемся с огромным диапазоном давлений, от практически полного вакуума до колоссальных величин, способных изменять структуру материи. Рассмотрим этот диапазон, разделив его на сверхмалые, привычные и супербольшие давления.

Сверхмалые давления

Сверхмалыми, или низкими, давлениями называют давления, значительно уступающие нормальному атмосферному. Такие условия называют вакуумом.

• Природный вакуум: С увеличением высоты над уровнем моря плотность атмосферы и, как следствие, давление экспоненциально падают. На высоте 100 км, условной границе космоса (линия Кармана), давление составляет лишь около $0.032 \text{ Па}$. В межпланетном пространстве вакуум еще глубже, а в межзвездном пространстве давление может достигать $10^{-14} \text{ Па}$ и ниже.
• Технический вакуум: Человек научился создавать глубокий вакуум в лабораториях и на производстве. В современных установках достигается давление порядка $10^{-10} \text{ Па}$. Это необходимо для множества технологий: от производства микроэлектроники и нанесения покрытий до работы ускорителей элементарных частиц и исследований в области физики поверхностей.

Давления в привычном для нас мире

В повседневной жизни мы постоянно имеем дело с давлениями, близкими к атмосферному.

• Атмосферное давление: Это давление, оказываемое столбом воздуха на земную поверхность. На уровне моря оно в среднем составляет одну стандартную атмосферу ($1 \text{ атм}$), что равно $101325 \text{ Па}$ или 760 мм ртутного столба. Оно влияет на погоду, температуру кипения жидкостей и наше самочувствие.
• Давление внутри живых организмов: Например, артериальное давление крови у здорового человека составляет около 120/80 мм рт. ст. (примерно $16 \text{ кПа}$ систолическое и $10.7 \text{ кПа}$ диастолическое сверх атмосферного). Это давление обеспечивает циркуляцию крови по организму.
• Бытовые давления: Давление в автомобильной шине составляет около $2-2.5 \text{ атм}$ (избыточного), а в скороварке давление пара достигает $2 \text{ атм}$, что позволяет готовить пищу при более высокой температуре ($ \approx 120^{\circ} \text{C}$).

Супербольшие давления

Это давления, в сотни, тысячи и миллионы раз превышающие атмосферное. Они существуют как в природе, так и в лабораториях.

• Гидростатическое давление: На дне Марианской впадины, самой глубокой точки Мирового океана (глубина около 11 км), давление воды достигает $110 \text{ МПа}$ (мегапаскалей), что примерно в 1100 раз больше атмосферного.
• Давление в недрах Земли: В центре земного ядра давление, по оценкам, достигает $360 \text{ ГПа}$ (гигапаскалей), или около 3.6 миллионов атмосфер. При таких условиях железо и никель находятся в твердом состоянии, несмотря на температуру в тысячи градусов Цельсия.
• Технологии высоких давлений: Человек использует высокое давление для синтеза новых материалов. Например, искусственные алмазы получают из графита при давлении $5-6 \text{ ГПа}$ и высокой температуре. В научных экспериментах с использованием ячеек с алмазными наковальнями статическое давление может превышать $600 \text{ ГПа}$.
• Динамические давления: При взрывах или при воздействии мощных лазерных импульсов на вещество возникают кратковременные (динамические) давления, достигающие терапаскалей ($1 \text{ ТПа} = 10^{12} \text{ Па}$), что сравнимо с давлением в центрах звезд.

Таким образом, диапазон давлений, встречающихся на Земле, огромен — он охватывает более 20 порядков величины, от вакуума ближнего космоса до невообразимых значений в ядре планеты и современных лабораториях. Изучение этих экстремальных состояний расширяет наши знания о Вселенной и открывает путь к новым технологиям.

Ответ:

Давление на Земле варьируется в колоссальном диапазоне. Сверхмалые давления (вакуум) наблюдаются в верхних слоях атмосферы (на высоте 100 км — около $0.032 \text{ Па}$) и создаются искусственно в лабораториях (до $10^{-10} \text{ Па}$) для научных и технологических целей. Привычные нам давления — это, в первую очередь, атмосферное давление на уровне моря ($\approx 101.3 \text{ кПа}$), а также давления в быту (например, в автомобильной шине, $\approx 200-250 \text{ кПа}$ избыточного) и в живых организмах. Супербольшие давления существуют в природе (на дне Марианской впадины — $\approx 110 \text{ МПа}$, в ядре Земли — $\approx 360 \text{ ГПа}$) и достигаются в технологиях (синтез алмазов, $\approx 5-6 \text{ ГПа}$) и научных экспериментах (свыше $600 \text{ ГПа}$), позволяя изучать вещество в экстремальных состояниях и создавать новые материалы.