Номер 3, страница 18 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

3. Перед вами стоит задача выяснить, как зависит давление газа от его объёма и температуры. Придумайте, как это можно сделать, используя воздушный шарик и резиновый мячик.

Для выяснения зависимости давления газа от его объёма и температуры можно провести два отдельных качественных эксперимента, используя предложенные предметы. Один эксперимент будет демонстрировать зависимость давления от объёма при постоянной температуре, а второй — зависимость давления от температуры при постоянном объёме.

Зависимость давления газа от его объёма (при постоянной температуре)

Для этого эксперимента лучше всего подойдёт воздушный шарик, так как его объём легко изменить.

Порядок проведения эксперимента:

1. Надуйте воздушный шарик, но не полностью, чтобы оставался запас для сжатия.
2. Оставьте шарик на некоторое время при комнатной температуре, чтобы температура воздуха внутри него сравнялась с температурой окружающей среды. Будем считать эту температуру постоянной в ходе эксперимента.
3. Медленно сожмите шарик руками. При этом вы уменьшаете объём газа внутри него.

Наблюдение и вывод:

Вы почувствуете, что по мере сжатия шарик становится всё более упругим и оказывает большее сопротивление. Это означает, что давление воздуха внутри шарика увеличивается. Таким образом, мы приходим к выводу, что при постоянной температуре уменьшение объёма газа ведёт к увеличению его давления. Это качественное подтверждение закона Бойля-Мариотта, согласно которому для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объём есть величина постоянная ($p \cdot V = \text{const}$), или давление обратно пропорционально объёму ($p \propto \frac{1}{V}$).

Ответ: При постоянной температуре давление газа обратно пропорционально его объёму: при уменьшении объёма давление растёт, а при увеличении — падает.

Зависимость давления газа от его температуры (при постоянном объёме)

Для этого эксперимента лучше использовать резиновый мячик, так как его объём, в отличие от шарика, можно считать практически неизменным.

Порядок проведения эксперимента:

1. Возьмите хорошо надутый резиновый мячик. Его объём в ходе эксперимента будет оставаться постоянным.
2. При комнатной температуре оцените его упругость, надавив пальцами. Это будет исходной точкой для сравнения.
3. Охладите мячик. Для этого можно поместить его в холодильник или в ёмкость с холодной водой на 10-15 минут.
4. Достаньте охлаждённый мячик и снова оцените его упругость.
5. Теперь нагрейте мячик. Это можно сделать, оставив его на солнце или поместив в ёмкость с тёплой (не горячей) водой.
6. Снова оцените упругость нагретого мячика.

Наблюдение и вывод:

Вы заметите, что после охлаждения мячик стал менее упругим, более мягким на ощупь. Это говорит об уменьшении давления газа внутри него. После нагревания, наоборот, мячик станет заметно более твёрдым и упругим, что свидетельствует об увеличении внутреннего давления. Таким образом, можно сделать вывод, что при постоянном объёме давление газа увеличивается при росте температуры и уменьшается при её снижении. Это качественное подтверждение закона Шарля, который гласит, что для данной массы газа при постоянном объёме давление прямо пропорционально абсолютной температуре ($p \propto T$ или $\frac{p}{T} = \text{const}$).

Ответ: При постоянном объёме давление газа прямо пропорционально его температуре: при нагревании давление растёт, а при охлаждении — падает.