Подумайте!, страница 140 - гдз по химии 8 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Подумайте

Перед вами две банки. Если в банку с теплой водой опустить сырое яйцо, оно утонет. Во вторую банку с водой добавлять соль до тех пор, пока на дне банки не останутся кристаллы соли, которые не растворяются. Если в этот раствор опустить яйцо, то оно будет плавать на поверхности. Почему?

Решение

Данное явление объясняется законом Архимеда и различием в плотностях. Поведение тела в жидкости зависит от соотношения его средней плотности и плотности жидкости.

1. Яйцо в пресной воде. Когда яйцо опускают в банку с теплой пресной водой, оно тонет. Это происходит потому, что средняя плотность яйца ($ \rho_{яйца} $) больше плотности пресной воды ($ \rho_{воды} $). Сила тяжести, действующая на яйцо ($ F_т $), оказывается больше выталкивающей (архимедовой) силы ($ F_A $), которая на него действует.

$ \rho_{яйца} > \rho_{воды} \implies F_т > F_A $

2. Приготовление солевого раствора. Когда в воду добавляют соль и размешивают, соль растворяется, и образуется солевой раствор. Молекулы соли распределяются между молекулами воды, что приводит к увеличению массы раствора при почти неизменном объеме. В результате плотность раствора ($ \rho_{раствора} $) становится больше плотности чистой воды.

$ \rho_{раствора} > \rho_{воды} $

В задаче соль добавляют до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Это означает, что был получен насыщенный солевой раствор, плотность которого значительно выше плотности пресной воды.

3. Яйцо в соленой воде. Когда яйцо опускают в насыщенный солевой раствор, оно плавает на поверхности. Это означает, что плотность солевого раствора стала больше средней плотности яйца.

$ \rho_{раствора} > \rho_{яйца} $

Согласно закону Архимеда, выталкивающая сила равна весу жидкости, вытесненной телом ($ F_A = \rho_{жидкости} \cdot g \cdot V_{погруж} $, где $ g $ — ускорение свободного падения, $ V_{погруж} $ — объем погруженной части тела). Так как плотность раствора стала больше плотности яйца, выталкивающая сила, действующая на яйцо, теперь способна уравновесить (и даже превысить, при полном погружении) силу тяжести. Яйцо всплывает до тех пор, пока сила тяжести не станет равной выталкивающей силе, и будет плавать на поверхности, частично погрузившись в воду.

Ответ:

Яйцо тонет в пресной воде, так как его средняя плотность больше плотности воды. При добавлении соли плотность воды увеличивается. В насыщенном солевом растворе плотность жидкости становится больше плотности яйца, поэтому выталкивающая сила (сила Архимеда) становится достаточной, чтобы удержать яйцо на плаву.