Решите, пожалуйста, следующую задачу: Со дна водоема, глубиной 40 м, всплывает пузырек газа. Во сколько раз объем пузырька на поверхности воды будет больше, чем на дне? Плотность воды 1000 кг/м3, атмосферное давление 100 кПа, температура постоянна. Варианты ответа: А) 3, б) 4, в) 2, г) 5.

Физика 11 класс Законы газов глубина водоема всплывающий пузырек газа объем пузырька плотность воды атмосферное давление физика 11 класс закон Бойля задачи по физике Новый

Для решения этой задачи мы будем использовать закон Бойля-Мариотта, который утверждает, что при постоянной температуре произведение давления и объема газа остается постоянным. Это означает, что P1 * V1 = P2 * V2, где P1 и V1 - давление и объем газа на дне водоема, а P2 и V2 - давление и объем газа на поверхности.

1. Находим давление на дне водоема (P1):

• Давление на дне водоема складывается из атмосферного давления и давления, создаваемого водным столбом.
• Давление, создаваемое водным столбом, можно найти по формуле: P = ρgh, где:
• ρ - плотность воды (1000 кг/м³),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²),
• h - глубина (40 м).
• Теперь подставим значения:
• P = 1000 * 9.81 * 40 = 392400 Па (или 392.4 кПа).
• Общее давление на дне будет: P1 = атмосферное давление + давление водного столба = 100 кПа + 392.4 кПа = 492.4 кПа.

2. Находим давление на поверхности водоема (P2):

• На поверхности водоема давление равно только атмосферному давлению: P2 = 100 кПа.

3. Теперь применим закон Бойля-Мариотта:

• Мы знаем, что P1 * V1 = P2 * V2.
• Мы можем выразить V2 через V1: V2 = (P1 / P2) * V1.
• Подставим значения давления:
• V2 = (492.4 / 100) * V1 = 4.924 * V1.

4. Теперь найдем, во сколько раз объем пузырька на поверхности больше, чем на дне:

• V2 / V1 = 4.924.

Таким образом, объем пузырька на поверхности воды будет больше, чем на дне, примерно в 4.924 раза. Округляя, мы получаем, что объем пузырька на поверхности будет больше примерно в 5 раз.

Ответ: г) 5.