Качественные задачи по физике в средней школе и не только…

Когда вы наливаете жидкость через надрез с одной стороны, второй надрез расположен наверху – и через него в пакет свободно входит воздух. В этом случае жидкость наливается ровно. Если надрез один, воздух входит через тот же надрез, через который течет жидкость. Он проходит навстречу струе порциями-«пузырями», что и создает характерное бульканье. Впрочем, если вы по каким-то причинам хотите обойтись одним отверстием (например, если заботливый производитель заранее предусмотрел в пакете единственное отверстие с крышечкой), выход есть: пока пакет полный, держите его так, чтобы отверстие располагалось в верхней части (рис. 71, а). По мере опустошения пакета будет удобно повернуть его так, чтобы отверстие было сбоку (рис. 71, б).

Рис. 71

Об этом приеме хорошо знают опытные водители: расплескавшийся бензин – гораздо бóльшая неприятность, чем расплескавшийся сок, а второе отверстие в канистре для бензина не предусмотрено конструкцией.

68. Осторожно: пробка открывается!

В газированных напитках растворен углекислый газ (он нужен не только для того, чтобы весело шипеть на языке, но и как консервант). Он нагнетается в воду под давлением больше атмосферного. Когда мы открываем крышку, давление падает – и газ начинает бурно выделяться: газировка как будто бы «вскипает». Открывая крышку постепенно и осторожно, мы стравливаем избыток давления и выделившийся из воды газ.

Попробуйте объяснить, почему вода становится менее «шипучей», если выпить половину бутылки, закрыть крышкой и оставить бутылку некоторое время постоять. Ведь если крышка была закрыта, газ не должен был улетучиться?

69. Шумят пиры… Трещат костры…

Каждая клетка древесины – это маленькая замкнутая емкость. При нагреве давление наполняющих ее газов в какой-то момент разрывает клетки – и раздается треск. Газы в клетке – это и воздух, который наполнял клетку изначально (его больше в сухой древесине), и газообразные продукты горения, и водяной пар от испаряющейся воды (которая есть даже в самой сухой древесине, но в свежесрубленном дереве ее, конечно, больше). Поскольку за рост давления отвечают сразу несколько процессов, то древесина разных пород ведет себя по-разному, но в целом сухие дрова обычно трещат интенсивнее.

70. Давление под крышкой

Плотность вещества – это отношение массы к объему, или, другими словами, масса единицы объема. Поскольку банка плотно закрыта крышкой, воздуха в ней не стало ни ощутимо больше, ни ощутимо меньше. Сама банка от нагрева, конечно, немного увеличилась, но этот прирост объема незначителен. То есть ни масса, ни объем существенно не изменились – а значит, осталась прежней и плотность. При этом давление воздуха выросло – но это произошло за счет того, что молекулы воздуха стали двигаться быстрее и ударяются о стенки сосуда чаще и с большей силой.

А вот вода на донышке банки существенно влияет на наши рассуждения: при нагреве вода начнет испаряться – и воздух в банке пополнится водяными парами. Значит, масса воздуха в банке увеличится, а вот объем прирастет незначительно (вода в жидком состоянии занимает намного меньше места, чем в виде пара). В этом случае плотность воздуха вырастет.

71. Шарик возвращается в строй

Нам нужно что-то, что надавит на вмятину изнутри. Попасть внутрь мы не можем, но там есть воздух – нужно лишь заставить его сделать то, что мы хотим. Если мы нагреем шарик, давление воздуха в нем вырастет. Самый простой способ нагреть без риска расплавить – поместить в горячую воду.

72. Ушные страдания

Высота, на которой летают пассажирские самолеты – примерно 10–11 километров. Давление атмосферы на этой высоте примерно в три раза ниже давления у поверхности земли. Давление в самолете с подъемом тоже снижается – хотя и не так драматически (примерно на 20 %). Этого, однако, достаточно, чтобы между внешним для человека давлением и давлением внутри (за барабанной перепонкой) возникла ощутимая разница, – ощутимая именно как заложенность ушей. Постепенно организм снижает внутреннее давление, так что ощущение заложенности пропадает. Выровнять давление помогает зевание и сглатывание слюны, а насморк, наоборот, замедляет этот процесс. При посадке ситуация меняется на противоположную: внешнее давление возрастает, а внутреннее от него отстает.

(Заметим, что давление внутри самолета не складывается «само собой», а регулируется специальными системами, обрабатывающими воздух, взятый снаружи самолета. Воздуха, который был в салоне изначально, хватает совсем ненадолго – максимум на полчаса.)

73. Откуда у воды напор