Можно ли надуть завязанный воздушный шарик? Надуть - нет, а вот увеличь его в размерах можно запросто. Как это сделать? У физиков есть множество решений этой загадки, сегодня мы рассмотрим одну из них.

В нашем опыте мы продолжаем экспериментировать с пониженным давлением. Для наших опытов нам понадобится герметичная камера, из которой мы будем откачивать воздух, понижая тем самым давление внутри неё.

Описание опыта

Первый подопытный - воздушный шарик. Наполнив его небольшим количеством воздуха, мы поместили шарик в нашу "вакуумную камеру" и начали откачивать из неё воздух. Наш шарик стал увеличиваться в размерах!

Почему это происходит? Дело в том, что размер надутого шарика зависит не сколько от давления внутри шарика, сколько от разности внутреннего и наружного давлений, т.е. если изнутри на шарик оказывается большее давление, его стенки начинают растягиваться и он увеличивается в размерах. Если давление внутри шарика меньше наружного - шарик сжимается. Это происходит до тех пор, пока давления внутри и снаружи шарика не станут равны. Изначально, в шарике находился воздух и оказывал давление в 1 атмосферу (это примерно 100 000 Па). Когда мы начали откачивать из камеры воздух, наружное давление упало и шарик начал увеличиваться в размерах. Несмотря на то, что шарик начал "раздуваться", количество воздуха внутри него осталось прежним, а это значит, что шарик вернётся в первоначальное состояние сразу же после того, как наружное давление снова станет нормальным.

Следующий наш подопытный - пена для бритья. Любая пена практически полностью состоит из пузырьков воздуха или другого газа, заключённого в оболочку из некого вязкого вещества. В этом, пена для бритья немногим отличается от обычной мыльной пены. Газ внутри пузырьков так же может изменять свой объём в зависимости от разности внешнего и внутреннего давлений. После того, как мы начали откачивать воздух из камеры, совсем небольшая порция пены стала разрастаться и заняла практически всю нашу ёмкость! Похожие опыты можно проводить и с другими телами, внутри которых находится воздух или другой газ.

Альтернативное описание:

Можно ли надуть шарик, не вдувая в него воздух? Что же происходит с телами, в которых есть воздух при попадании в вакуум?

Для эксперимента мы взяли склянку с резиновой пробкой, резиновый шарик, пену для бритья и вакуумный насос Комовского.

Опыт 1. Воздушный шарик в вакууме

Мы немного надули шарик, завязали его и положили внутрь герметичной склянки. Насосом Комовского откачиваем воздух из склянки.

В процессе откачки воздуха шарик начинает увеличиваться в объеме. После того как мы подали воздух обратно в камеру, шарик снова начал уменьшаться в размерах.

Объяснение:

Вспомним причину возникновения давления газа. Давление газа – это совокупность множества ударов молекул о стенки сосуда. Чем чаще молекулы газа ударяются о стенки, тем давление больше.

До откачки воздуха сила, с которой давит воздух внутри шарика уравновешивается силой давления наружного воздуха и силой упругости оболочки шарика. Но когда воздух снаружи откачивают, то уже нет силы давления внешнего воздуха снаружи и уже нечему противодействовать давлению воздуха распирающее шарик изнутри.

Подытожим:

Шарик надувается потому, что воздух внутри него давит на стенки шарика, а воздух, который раньше уравновешивал это давление, мы откачали. Получилось, что изнутри воздух продолжает давить, а снаружи уже нет. Чем больше наружного воздуха мы откачаем, тем больше раздуется шарик. При подаче воздуха, впущенный воздух стал давить на шарик снаружи, сжимая его до первоначального размера.

Опыт 2. Пена для бритья в вакууме

Все ли тела, в которых есть воздух, будут расширяться? Если взять мыльный пузырь или пену, в которой большое количество пузырьков воздуха, будут ли они увеличиваться в размерах?

Для следующего опыта в качестве испытуемых материалов мы выбрали: пену для бритья.

При откачке воздуха пена начинает расти в размерах, заполняя всю камеру. После запуска воздуха в камеру вся получившаяся пена «схлопнулась» и осталось только небольшое количество жидкого крема. Еще меньше чем было первоначально. При повторной откачке воздуха крем уже не увеличивался в размерах. Это говорит о том, что в пене уже не осталось пузырьков воздуха, они все лопнули.