Номер 2, страница 75 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

2. Отвечаем на вопросы.

2.1. Почему, если воздушный шарик поместить в холодильник, его объем уменьшается?

2.2. Как можно уменьшить давление азота, который находится под легкоподвижным поршнем?

2.1. Воздух внутри воздушного шарика представляет собой газ. Согласно молекулярно-кинетической теории, температура газа напрямую связана со средней кинетической энергией его молекул. Когда шарик помещают в холодильник, температура воздуха внутри него понижается. Это приводит к уменьшению средней скорости движения молекул. В результате молекулы воздуха начинают реже и с меньшей силой ударяться о внутренние стенки шарика, что вызывает падение давления внутри него. Внешнее атмосферное давление, которое теперь оказывается больше внутреннего, сжимает шарик. Объем шарика уменьшается до тех пор, пока давление внутри него (с учетом силы упругости материала шарика) снова не уравновесит внешнее давление. Этот процесс для идеального газа при постоянном давлении (изобарный процесс) описывается законом Гей-Люссака: $V/T = \text{const}$. Из формулы видно, что при уменьшении температуры $\text{T}$ объем $\text{V}$ также должен уменьшиться.

Ответ: При помещении в холодильник температура воздуха внутри шарика падает, из-за чего его молекулы движутся медленнее и создают меньшее давление. Внешнее атмосферное давление сжимает шарик, уменьшая его объем.

2.2. Состояние идеального газа, каким можно считать азот в данных условиях, описывается уравнением Менделеева-Клапейрона: $PV = \nu RT$, где $\text{P}$ — давление, $\text{V}$ — объем, $\nu$ — количество вещества, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, а $\text{T}$ — абсолютная температура. Чтобы уменьшить давление $\text{P}$, необходимо изменить один или несколько других параметров, входящих в уравнение. Существует три основных способа это сделать:

1. Уменьшить температуру ($\text{T}$) газа. Если охладить сосуд с азотом, например, поместив его в холодную воду или лед, при этом удерживая поршень на месте (сохраняя объем $\text{V}$ постоянным), давление азота уменьшится.

2. Увеличить объем ($\text{V}$), занимаемый газом. Если принудительно поднять поршень, увеличивая пространство для газа, его давление снизится. Этот процесс можно провести, например, при постоянной температуре (изотермическое расширение).

3. Уменьшить количество вещества ($\nu$) газа. Если из-под поршня выпустить часть азота, то количество молекул, создающих давление, уменьшится, и, следовательно, само давление тоже упадет.

Ответ: Давление азота под легкоподвижным поршнем можно уменьшить, если: охладить газ; увеличить объем, который он занимает (например, подняв поршень); уменьшить количество газа (выпустив его часть из сосуда).