Резиновый шарик с легко растягивающейся оболочкой, надутый на вершине высокой горы, переносят от вершины этой горы к ее основанию. Как изменяются по мере спуска шарика следующие физические величины: потенциальная энергия шарика относительно основания горы, давление воздуха снаружи шарика, плотность воздуха внутри шарика? Температуру воздуха везде считать постоянной.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
A) потенциальная энергия шарика относительно основания горы
Б) давление воздуха снаружи шарика
B) плотность воздуха внутри шарика
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
| A | Б | B |
A) Потенциальная энергия шарика относительно основания горы зависит от высоты, на которой находится шарик. Поэтому по мере спуска с горы величина А) уменьшается.
Б) Давление воздуха снаружи шарика зависит от высоты столба воздуха, поэтому чем он больше, тем выше давление. Следовательно, по мере спуска величина Б) увеличивается.
В) Плотность воздуха внутри шарика прямо пропорционально зависит от массы воздуха и обратно пропорционально от объема шарика. Для того, чтобы шарик сохранял свою форму, давление снаружи шарика должно быть равно давлению внутри шарика. Из пункта Б) известно, что по мере спуска с горы давление снаружи увеличивается, следовательно, давление внутри шарика также увеличивается. Поскольку температура воздуха постоянна, из уравнения состояния Менделеева-Клапейрона
следует, что объем шарика уменьшается, а величина В) увеличивается.
Примечание.
В рассуждении в пункте В) использование уравнения Менделеева-Клапейрона предполагает, что воздух является идеальным газом. На самом деле это не так: молекулы воздуха взаимодействует друг с другом, и в действительности объем будет изменяться не обратно пропорционально давлению, а иначе. Но в целом он все равно уменьшится.



