Номер 1, страница 17 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества. Параграф 4. Движение молекул. Диффузия. Задание 3 - номер 1, страница 17.

Условие.

1. Почему детские воздушные шарики постепенно уменьшаются в объёме? Ответ обоснуйте.

Решение.

1. Почему детские воздушные шарики постепенно уменьшаются в объёме? Ответ обоснуйте.

Решение

Детские воздушные шарики постепенно уменьшаются в объёме из-за физического явления, которое называется диффузией. Рассмотрим этот процесс подробнее.

Стенки воздушного шарика, сделанные обычно из латекса или резины, кажутся сплошными и герметичными. Однако на микроскопическом уровне материал шарика имеет пористую структуру. Он состоит из длинных переплетённых молекул-полимеров, между которыми существуют микроскопические промежутки (поры).

Газ внутри шарика (например, воздух или гелий) состоит из огромного числа мельчайших молекул, которые находятся в постоянном и хаотическом тепловом движении. Они непрерывно сталкиваются друг с другом и с внутренней поверхностью стенок шарика, создавая давление. Давление внутри надутого шарика всегда выше, чем атмосферное давление снаружи.

Из-за своих малых размеров и высокой скорости движения отдельные молекулы газа способны проникать сквозь микроскопические поры в стенках шарика и выходить наружу. Этот процесс самопроизвольного проникновения молекул одного вещества в другое называется диффузией. Так как концентрация молекул газа и давление внутри шарика выше, чем снаружи, процесс выхода молекул наружу преобладает над процессом их входа внутрь.

В результате утечки газа его количество внутри шарика постепенно уменьшается. Согласно уравнению состояния идеального газа ($PV = \nu RT$), уменьшение количества вещества ($ \nu $) приводит к падению давления ($\text{P}$) внутри шарика. Силы упругости, действующие в материале стенок шарика, начинают преобладать над силой внутреннего давления, что заставляет шарик сжиматься, и его объём ($\text{V}$) уменьшается.

Ярким примером этого явления служит сравнение шариков, надутых гелием и воздухом. Шарики с гелием сдуваются значительно быстрее. Это связано с тем, что атомы гелия ($He$) намного меньше и легче молекул азота ($N_2$) и кислорода ($O_2$), из которых в основном состоит воздух. Поэтому гелий диффундирует сквозь поры латекса гораздо интенсивнее.

Ответ: Воздушные шарики уменьшаются в объёме из-за процесса диффузии: молекулы газа, находящиеся внутри, постепенно просачиваются наружу сквозь микроскопические поры в материале шарика. Это приводит к уменьшению количества газа и, как следствие, падению внутреннего давления, из-за чего упругие стенки шарика сжимаются, уменьшая его объём.