Номер 98, страница 231 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Задачи для повторения - номер 98, страница 231.

Условие.

98. Когда молоко подливают в кофе, то оно опускается на дно чашки. Почему?

Решение.

Решение 2.

Когда молоко подливают в кофе, оно опускается на дно чашки из-за разницы в плотностях этих двух жидкостей. Существует две основные причины, объясняющие это явление.

1. Разный состав жидкостей. Кофе представляет собой в основном горячую воду с растворенными в ней веществами из кофейных зерен. Плотность такого раствора не сильно отличается от плотности воды. Молоко же, помимо воды, содержит белки, углеводы (молочный сахар лактозу) и жиры. Белки и углеводы имеют плотность больше, чем у воды, что в итоге делает общую плотность молока выше плотности кофе. Например, средняя плотность молока ($\rho_{молока}$) составляет около $1030 \text{ кг/м}^3$, в то время как плотность горячего кофе ($\rho_{кофе}$) близка к плотности горячей воды (примерно $970-980 \text{ кг/м}^3$).

2. Разница температур. Как правило, в горячий кофе наливают холодное молоко. Плотность большинства жидкостей зависит от температуры: при нагревании жидкость расширяется, и ее плотность уменьшается, а при охлаждении, наоборот, сжимается, и плотность увеличивается. Поэтому горячий кофе менее плотный, а холодное молоко — более плотное. Этот эффект усиливает разницу в плотностях, обусловленную составом.

Согласно закону Архимеда, тело (в данном случае порция молока) тонет в жидкости (в кофе), если его плотность больше плотности жидкости. Так как плотность холодного молока $\rho_{молока}$ больше плотности горячего кофе $\rho_{кофе}$, молоко опускается на дно чашки под действием силы тяжести. Со временем из-за процессов диффузии и выравнивания температуры жидкости перемешаются.

Ответ: Молоко опускается на дно чашки, потому что его плотность выше плотности горячего кофе. Это вызвано как его химическим составом (наличие белков и углеводов), так и более низкой температурой по сравнению с кофе.