Резиновый шарик с легко растягивающейся оболочкой, надутый у основания высокой горы, переносят от основания этой горы на ее вершину. Как изменяются по мере подъема 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 подъема на гору величина А) увеличивается.
Б) Давление воздуха снаружи шарика зависит от высоты столба воздуха, поэтому чем он меньше, тем ниже давление. Следовательно, по мере подъема на гору величина Б) уменьшается.
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 подъема на гору давление снаружи уменьшается, следовательно, давление внутри шарика также уменьшается. Поскольку температура воздуха постоянна, из уравнения состояния Менделеева-Клапейрона
следует, что объем шарика увеличивается, а величина В) уменьшается.
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 увеличится.



