Проведи эксперимент, страница 33 - гдз по химии 7 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Опыт с пустой закрытой пластиковой бутылкой

Пустую пластиковую бутылку плотно закройте пробкой и поставьте в холодильник. Буквально через минуту вы увидите, что стенки бутылки втянулись внутрь, будто кто-то откачал из нее часть воздуха. Почему так произошло? Примет ли бутылка прежнюю форму, если ее вынуть из холодильника?

Почему так произошло?

Это явление объясняется законами физики, в частности, зависимостью давления газа от температуры. Когда мы закрываем "пустую" пластиковую бутылку, на самом деле мы запираем в ней воздух, находящийся при комнатной температуре и атмосферном давлении.

Решение

При помещении бутылки в холодильник воздух внутри нее начинает охлаждаться. Согласно газовым законам (в частности, закону Шарля для изохорного процесса), при уменьшении температуры газа его давление также уменьшается. Это можно выразить как $P/T = \text{const}$, где $\text{P}$ — давление, а $\text{T}$ — абсолютная температура.

Таким образом, давление воздуха внутри бутылки ($P_{внутр}$) становится ниже, чем давление воздуха снаружи ($P_{атм}$), которое остается равным атмосферному. Возникает разница давлений, которая создает силу, направленную на стенки бутылки извне. Так как пластик, из которого сделана бутылка, достаточно гибкий, внешнее атмосферное давление сжимает (сминает) бутылку до тех пор, пока сила упругости деформированных стенок не уравновесит силу давления.

Ответ: Стенки бутылки втянулись внутрь из-за того, что при охлаждении давление воздуха внутри бутылки упало и стало значительно ниже атмосферного давления снаружи, которое и сжало бутылку.

Примет ли бутылка прежнюю форму, если ее вынуть из холодильника?

Решение

Да, если вынуть бутылку из холодильника, она вернется к своей первоначальной форме. Этот процесс будет обратным описанному выше. Воздух, запертый внутри сжатой бутылки, начнет нагреваться до комнатной температуры.

По мере нагревания воздуха его давление ($P_{внутр}$) будет расти. В какой-то момент оно сравняется с внешним атмосферным давлением ($P_{атм}$) и продолжит расти дальше, пока температура внутри не сравняется с комнатной. Увеличившееся внутреннее давление будет действовать на стенки изнутри, выталкивая их наружу. Эта сила расправит вмятины, и бутылка примет свою исходную форму.

Ответ: Да, примет. Когда бутылку вынут из холодильника, воздух внутри нее нагреется, его давление увеличится и расправит стенки бутылки, вернув ей прежнюю форму.