Под колоколом воздушного насоса находится сосуд, закупоренный пробкой. Почему при интенсивном выкачивании воздуха из−под колокола пробка может вылететь (рис. 28)?
рис. 28
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.
Для объяснения данного явления нужно опираться на основные законы физики, связанные с давлением газа и процессами, происходящими при изменении давления в замкнутом пространстве.
1. Давление газа
− Все газы имеют способность оказывать давление на стенки сосудов, в которых они находятся. Давление газа возникает из−за движения его молекул, которые хаотически сталкиваются со стенками сосуда.
− Атмосферное давление — это давление, которое оказывает воздух в окружающем нас пространстве. На уровне моря оно составляет приблизительно 101325 Па (паскалей).
2. Принцип работы воздушного насоса
− Воздушный насос — это устройство, предназначенное для выкачивания воздуха из замкнутого пространства. Когда воздух выкачивается, давление в этом пространстве уменьшается по сравнению с атмосферным давлением.
3. Влияние выкачивания воздуха на окружающее давление
− При выкачивании воздуха из−под колокола воздушного насоса, давление внутри этой области становится ниже атмосферного. Однако внутри закупоренного сосуда воздух остается, и его давление не изменяется, поскольку сосуд герметичен.
4. Разница давлений
− Разница давлений между внешней средой (под колоколом) и внутренним пространством сосуда приводит к возникновению силы. Давление воздуха внутри сосуда становится гораздо больше, чем давление воздуха под колоколом. Эта разница давлений создает направленную силу, действующую на пробку, которая закрывает сосуд.
5. Действие силы на пробку
− Пробка удерживается в сосуде только за счет силы трения и герметичности. Если разница давлений становится достаточно большой, сила, действующая на пробку, превышает силу сопротивления, и пробка вылетает из горлышка сосуда.
6. Увеличение интенсивности выкачивания воздуха
− Чем интенсивнее работает воздушный насос, тем быстрее уменьшается давление под колоколом, и тем больше становится разница между внутренним и внешним давлением. Это увеличивает силу, действующую на пробку.
Таким образом, при интенсивном выкачивании воздуха из−под колокола разница давлений становится критической, и пробка вылетает из горлышка сосуда под действием силы, вызванной внутренним давлением воздуха в сосуде.
Пожауйста, оцените решение
