В одном из сосудов находится газ под давлением

Сборник задач по физике, Лукашик В.И.

461. На рисунке 109 показано, что сжатый газ поднимает поршень с грузом. Объясните это явление.

Сжатый газ оказывает на поршень давление, которое превышает сумму атмосферного давления и давления, оказываемого на поршень грузом. В результате этого поршень с грузом поднимается вверх.

462. Под колоколом воздушного насоса находится сосуд, закупоренный пробкой. Почему при интенсивном выкачивании воздуха из-под колокола пробка может вылететь (рис. 110)?

При откачке воздуха из-под колокола уменьшается число молекул воздуха в единице объема, следовательно, и давление в колоколе. Через некоторое время это давление становится меньше давления в бутылке и в результате пробка вылетает.

463. В узкой запаянной с обоих концов трубке, подвешенной на нити, воздух разделен капелькой ртути (рис. 111).

Одинаково ли давление воздуха в верхней и нижней частях трубки?

В нижней части трубки давление воздуха больше, чем в верхней. Разность сил давления уравновешивает силу тяжести, действующую на капельку ртути.

464. Поршень в цилиндре занимал положение А (рис. 112). Цилиндр поместили под колокол воздушного насоса и откачали часть воздуха. Поршень при этом переместился и занял положение В. Чем можно объяснить перемещение поршня?

Перемещение поршня из положения А в положение В объясняется тем, что давление газа в поршне превысило давление газа в колоколе.

465. Массы одного и того же газа, находящегося в разных закрытых сосудах при одинаковой температуре, одинаковы (рис. 113). В каком из сосудов давление газа наибольшее; наименьшее? Ответ объясните.

Давление наибольшее в сосуде с самым малым объемом (то есть в крайнем правом), наименьшее – в сосуде с самым большим объемом (то есть в крайнем левом). Объясняется это тем, что давление пропорционально плотности газа, которая пропорциональна объему сосуда.

466. Под колоколом воздушного насоса находится стакан, частично наполненный мыльной пеной. Что будет наблюдаться внутри стакана, если воздух из-под колокола начать откачивать? Что произойдет, если воздух вновь впустить?

Если воздух из-под колокола начать откачивать, то размеры мыльных пузырей будут расти. Если воздух вновь пустить, то размеры мыльных пузырей станут уменьшаться.

467. Почему при накачивании воздуха в шину автомобиля с каждым разом становится все труднее двигать ручку насоса?

При накачивании воздуха в шину автомобиля увеличивается давление, оказываемое воздухом на ручку насоса.

468. Пробирка закрыта пробкой из мыльной пены. Что будем наблюдать, если пробирку частично погрузить в стакан с холодной водой; горячей? Объясните почему.

При погружении пробирки в стакан с холодной водой пена начнет смешаться в глубь стакана, увеличиваясь в размерах, гак как давление воздуха внутри пробирки уменьшится вследствие понижения температуры. При погружении пробирки в стакан с горячей водой пена будет подниматься наружу, так как давление воздуха внутри пробирки становится больше, чем атмосферное.

469. В сосудах, изображенных на рисунке 114, кран К открыт. Чему равно давление газа в правом сосуде?

Давление газа в каждой точке объема одно и тоже. Таким образом, давление газа в правой половине будет таким же, как и в левой, то есть 0,016 Па.

470. Из баллона медленно выпустили половину газа. Как изменилось давление газа в баллоне? Объясните почему.

Давление газа уменьшилось в два раза, так как при выпуске половины газа число молекул в единице объема также уменьшилось в два раза.

471. Два одинаковых сосуда соединены трубкой (рис. 115). В одном из них находится газ под давлением 0,08 Па, в другом молекулы газа отсутствуют (сосуд пустой). Каким станет давление газа в сосудах, если открыть кран К?

Молекулы газа при открытии крана распределяются по всему объему равномерно, и, таким образом, плотность в левой и правой половине выровняются. Давление станет в обеих половинах равным 0,04 Па.

472. Массы одного и того же газа в двух одинаковых закрытых сосудах одинаковы. Один из этих сосудов находится в теплом помещении, а другой – в холодном. В каком из сосудов давление газа больше? Почему?

Давление газа больше в сосуде, находящемся в теплом помещении. Это объясняется тем, что скорость молекул газа будет тем больше, чем больше температура. Таким образом, частота соударений молекул со стенками сосудов и сила ударов увеличивается.

473. В закрытой части сосуда над ртутью (рис. 116) находятся молекулы воздуха и паров ртути. Почему с повышением температуры уровень ртути в этом колене понижается?

Потому что при увеличении температуры давление паров ртути и воздуха возрастает за счет увеличения скорости их молекул.

474. У костра можно видеть, как от горящих поленьев с треском разлетаются искры. Почему?

Искры отскакивают от горящих поленьев, так как давление воздуха, содержащегося внутри волокон дерева, сильно возрастает и воздух с треском разрывает волокна.

475. Если сначала охладить бутылку, а потом, держа ее в руках, опустить горлышком в воду (рис. 117), то можно заметить, что из бутылки будут выходить пузырьки воздуха. Объясните наблюдаемое явление.

Это объясняется тем, что при увеличении температуры воздуха в бутылке увеличивается давление в ней, и часть воздуха выходит из бутылки.

476. Почему мяч, вынесенный из комнаты на улицу зимой, становится слабо надутым?

Потому, что при уменьшении температуры давление воздуха в мяче уменьшается.

477. При изготовлении электрических ламп их баллоны наполняют инертным газом, давление которого значительно меньше атмосферного. Почему так делают?

При повышении температуры спирали лампы и окружающего инертного газа давление в лампе увеличивается. Если это давление заметно превысит атмосферное, то лампочка может не выдержать и взорваться. Поэтому баллон лампы наполняют инертным газом (он не реагирует со спиралью, т.е. она не сгорает), давление которого значительно меньше атмосферного.

478. Почему стволы огнестрельного оружия изготовляют из особо прочных сортов стали?

Потому что в стволах развиваются очень высокие давления пороховых газов.

Источник