Воздушный шарик надули и завязали когда шарик вынесли из помещения на улицу его объем увеличился

Задания Д9 C2 № 161

Воздушный шарик надули и крепко завязали. После этого его положили в тазик. Затем его облили сначала водой, охлаждённой в морозильной камере, и он начал сдуваться. После этого его облили горячей водой, и шарик начал увеличиваться в объёме. Почему так происходит? Какое физическое явление иллюстрирует этот опыт?

Давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа. При обливании шарика холодной водой температура внутри шарика уменьшается, а значит уменьшается и давление газа, поэтому он будет сдуваться. Если мы обольем шарик горячей водой, то увидим, что он стал увеличиваться в объеме. Это произошло из-за увеличения температуры газа, которое и повлекло увеличение давления. Этот опыт иллюстрирует зависимость объёма газа от его температуры.

Надутый воздушный шарик внесли зимой с улицы в помещение. Как изменится объём шарика? Объясните свой ответ.

шарик увеличится в объеме, возможно и лопнет
это связано с тем, что при нагревании газы расширяются и увеличивается давление газа, и при охлаждении сжимаются — это происходит за счет изменения расстояния между молекулами газа и увеличения скорости их движения

интересное наблюдение из жизни: в жару, на раскаленном асфальте у автомобилей КАМАз лопаются шины, из-за увеличения давления в покрышках. Поэтому водители уменьшают объем воздуха в камерах (частично сдувают их) и добиваются нормального давления в шинах.

Решение заданий открытого банка ФИПИ. Задание №4. Тепловые явления

Всего в открытом банке задания обнаружено 18 заданий по тепловым явлениям, относящиеся к заданиям №4. Все задания можно разбить также на две группы. К некоторым приведены полные решения с комментариями, к аналогичным им только ответы. В конце страницы также можно скачать документ с заданиями для редактирования и распечатки.

1. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

Свинцовый шар подняли на некоторую высоту над свинцовой плитой и отпустили (рис. а). После того как шар ударился о свинцовую плиту, он остановился (рис. б). Следовательно, (А)__________ энергия, которой обладал шар в начале опыта, перешла в (Б)__________ энергию.

При ударе шар и плита деформировались, а их температура немного (В)__________. При этом увеличилась (Г)__________ энергия движения частиц. При деформации изменилось взаимное расположение их частиц, а значит, изменилась и их потенциальная энергия.

Список слов:

1) кинетическая
2) механическая
3) электрическая
4) внутренняя
5) повысилась
6) понизилась
7) увеличивается
8) уменьшается

Комментарий. Опыт демонстрирует превращение механической энергии во внутреннюю. Первоначально, поднятый над плитой шар, обладает потенциальной энергией, которая переходит в кинетическую. В момент удара шара о плиту происходит его деформация, а механическая (кинетическая) энергия переходит во внутреннюю энергия шара и пластины. В результате увеличения внутренней энергии, увеличивается температура тел, следовательно увеличивается скорость движения молекул (и как следствие их кинетическая энергия) и изменяется расстояние между частицами (и, следовательно, изменяется потенциальная энергия их взаимодействия).

Решение. Свинцовый шар подняли на некоторую высоту над свинцовой плитой и отпустили (рис. а). После того как шар ударился о свинцовую плиту, он остановился (рис. б). Следовательно, (А-2) механическая энергия, которой обладал шар в начале опыта, перешла во (Б-4) внутреннюю энергию. При ударе шар и плита деформировались, а их температура немного (В-5) повысилась. При этом увеличилась (Г-1) кинетическая энергия движения частиц. При деформации изменилось взаимное расположение их частиц, а значит, изменилась и их потенциальная энергия.

Ответ: 2451

2. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

Для охлаждения морса в кастрюле используют лёд: в первом случае лёд кладут вниз, под дно кастрюли, во втором случае — наверх, в перевёрнутую крышку кастрюли (см. рисунок).

Процесс охлаждения морса происходит быстрее (А)__________ кастрюле. В этом случае процесс охлаждения осуществляется преимущественно за счет (Б)__________. Плотность охлажденных слоев воздуха (В)__________, поэтому они будут (Г)__________.

Список слов и словосочетаний:

1) теплопроводность
2) конвекция
3) во второй
4) в первой
5) меньше
6) больше
7) всплывать
8) опускаться

Комментарий. Для того, чтобы происходило охлаждение жидкости за счет конвекции, необходимо охлаждать ее сверху. Тогда при охлаждении верхних слоев жидкости, их плотность становится больше и, в соответствии, с законом Архимеда, они будут опускаться вниз, а на их место будут подниматься более нагретые слои жидкости снизу, т.е. будет происходить циркуляция (конвекция) жидкости. Если поставить кастрюлю на лед, то охлаждение жидкости будет происходить за счет теплопроводности. Охлаждение жидкости за счет конвекции происходит быстрее, чем за счет теплопроводности.

Решение. Для охлаждения морса в кастрюле используют лёд: в первом случае лёд кладут вниз, под дно кастрюли, во втором случае — наверх, в перевёрнутую крышку кастрюли (см. рисунок). Процесс охлаждения морса происходит быстрее (А-3) во второй кастрюле. В этом случае процесс охлаждения осуществляется преимущественно за счет (Б-2) конвекции. Плотность охлажденных слоев воздуха (В-6) больше, поэтому они будут (Г-8) опускаться.

Ответ: 3268

3. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

Возьмём две одинаковые стеклянные банки и одну из них закутаем в шерстяной шарф (см. рисунок). Нальём в обе банки одинаковое количество горячей воды и поставим банки в холодное помещение. Если через некоторое время измерить температуру воды в обеих банках, то мы обнаружим, что температура воды в банке с шарфом более (А)__________. Это объясняется тем, что шерстяные, меховые, пуховые изделия являются (Б)__________ тепла и (В)__________ охлаждение воды. Стекло же является (Г)__________.

Список слов и словосочетаний:

1) высокая
2) низкая
3) замедляют
4) ускоряют
5) хороший проводник тепла
6) плохой проводник тепла
7) электрический проводник

Комментарий. Шерсть обладает плохой теплопроводностью, поэтому будет препятствовать теплообмену банки с водой с окружающим воздухом, значит эта банка будет охлаждаться медленнее.

Решение. Возьмём две одинаковые стеклянные банки и одну из них закутаем в шерстяной шарф (см. рисунок). Нальём в обе банки одинаковое количество горячей воды и поставим банки в холодное помещение. Если через некоторое время измерить температуру воды в обеих банках, то мы обнаружим, что температура воды в банке с шарфом более (А-1) высокая. Это объясняется тем, что шерстяные, меховые, пуховые изделия являются (Б-6) плохим проводником тепла и (В-3) замедляет охлаждение воды. Стекло же является (Г-5) хорошим проводником тепла.

Ответ: 1635

4. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя путями: совершением механической работы или (А)__________. Если работа совершается над телом, то его внутренняя энергия (Б)__________.

Рассмотрим опыт (см. рисунок). Тонкостенную латунную трубку, в которую налито немного эфира, плотно закрывают пробкой. Трубку обвивают верёвкой и быстро двигают верёвку то в одну, то в другую сторону. Через некоторое время пробка вылетает из сосуда, поскольку эфир (В)__________. Это объясняется тем, что (Г)__________ эфира увеличивается за счет совершения работы.

Список слов и словосочетаний:

1) механическое давление
2) теплопередача
3) увеличивается
4) уменьшается
5) нагревается и закипает
6) охлаждается и выпадает роса
7) внутренняя энергия
8) механическая энергия

Комментарий. Изменение внутренней энергии тела может происходить за счет теплопередачи или совершения работы. Если над телом совершать работу, то его внутренняя энергия увеличивается. Если тело само совершает работу, например расширяется газ, то его внутренняя энергия уменьшается.

Решение. Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя путями: совершением механической работы или (А-2) теплопередачи. Если работа совершается над телом, то его внутренняя энергия (Б-3) увеличивается. Рассмотрим опыт (см. рисунок). Тонкостенную латунную трубку, в которую налито немного эфира, плотно закрывают пробкой. Трубку обвивают верёвкой и быстро двигают верёвку то в одну, то в другую сторону. Через некоторое время пробка вылетает из сосуда, поскольку эфир (В-5) нагревается и закипает. Это объясняется тем, что (Г-7) внутренняя энергия эфира увеличивается за счет совершения работы.

Ответ: 2357

5. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

Колбу с подкрашенной холодной водой закрыли пробкой с трубкой и поместили в сосуд с горячей водой (см. рисунок). При этом наблюдали, что подкрашенная вода поднимается по трубке.

Опыт показывает, что в процессе нагревания наблюдается явление (А) __________. Это явление объясняется увеличением (Б)__________ молекул воды. При этом масса воды (В)__________, а объём жидкости (Г)__________.

Список слов и словосочетаний:

1) испарение
2) тепловое расширение
3) конвекция
4) скорость теплового движения
5) размер
6) увеличивается
7) уменьшается
8) не изменяется

Комментарий. При нагревании и охлаждении тел наблюдается явление их теплового расширения (сжатия). Это происходит за счет изменения расстояний между молекулами и скорости их движения.

Решение. Колбу с подкрашенной холодной водой закрыли пробкой с трубкой и поместили в сосуд с горячей водой (см. рисунок). При этом наблюдали, что подкрашенная вода поднимается по трубке. Опыт показывает, что в процессе нагревания наблюдается явление (А-2) теплового расширения. Это явление объясняется увеличением (Б-4) скорости теплового движения молекул воды. При этом масса воды (В-8) не изменяется, а объём жидкости (Г-6) увеличивается.

Ответ: 2486

6. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

Нагретый шарик застревает в металлическом кольце. После остывания шарик проскальзывает сквозь кольцо (см. рисунок).

В процессе охлаждения стального шарика наблюдается явление (А)__________, связанное с уменьшением (Б)__________ частиц. При этом масса шарика (В)__________, а объём шарика (Г)__________.

Список слов и словосочетаний:

1) теплопроводность
2) тепловое сжатие
3) размер
4) скорость теплового движения
5) увеличивается
6) уменьшается
7) не изменяется

Решение. Нагретый шарик застревает в металлическом кольце. После остывания шарик проскальзывает сквозь кольцо (см. рисунок). В процессе охлаждения стального шарика наблюдается явление (А-2) теплового сжатия, связанное с уменьшением (Б-4) скорости теплового движения частиц. При этом масса шарика (В-7) не изменяется, а объём шарика (Г-6) уменьшается.

Ответ: 2476

7. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя путями: совершением механической работы или (А)__________. Если работу совершает само тело, то его внутренняя энергия (Б)__________.

Рассмотрим опыт (см. рисунок). В толстостенный стеклянный сосуд, закрытый пробкой, при помощи насоса накачивают воздух, в котором содержится водяной пар. Через некоторое время пробка вылетает из сосуда. При этом в сосуде появляется туман, что означает, что температура воздуха (В)__________. Это объясняется тем, что сжатый воздух (Г)__________ за счет уменьшения своей внутренней энергии.

Список слов и словосочетаний:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) понизилась
4) повысилась
5) теплопередача
6) электропроводность
7) совершает работу
8) излучает тепло

Решение. Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя путями: совершением механической работы или (А-5) теплопередачей. Если работу совершает само тело, то его внутренняя энергия (Б-2) уменьшается. Рассмотрим опыт (см. рисунок). В толстостенный стеклянный сосуд, закрытый пробкой, при помощи насоса накачивают воздух, в котором содержится водяной пар. Через некоторое время пробка вылетает из сосуда. При этом в сосуде появляется туман, что означает, что температура воздуха (В-3) понизилась. Это объясняется тем, что сжатый воздух (Г-7) совершает работу за счет уменьшения своей внутренней энергии.

Ответ: 5237

8. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

Между слоями жидкости и газа процесс (А)__________ может осуществляться за счет конвекции и теплопроводности. Рассмотрим опыт (см. рисунок). На дне пробирки с водой находятся кубики льда. Верхний слой воды нагревают на спиртовке. При этом верхний слой воды закипает,
а лёд не тает.

При таком способе нагревания тёплые слои воды имеют (Б)__________ плотность, чем холодные, и не опускаются вниз, т.е. (В)__________ не происходит. Вода прогревается только за счет (Г)__________, что происходит довольно долго.

Список слов:

1) меньшую
2) большую
3) теплопередача
4) теплоёмкость
5) конвекция
6) излучение
7) теплопроводность

Комментарий. Вода имеет плохую теплопроводность, поэтому она нагревается быстрее за счет конвекции, а за счет теплопроводности нагревается медленно. Для того чтобы происходила конвекция, необходимо подогревать жидкость снизу, чтобы нагретые, менее плотные слои жидкости в соответствии с законом Архимеда, поднимались вверх. Если нагревать жидкость сверху, то конвекция происходить не будет.

Решение. Между слоями жидкости и газа процесс (А-3) теплопередачи может осуществляться за счет конвекции и теплопроводности. Рассмотрим опыт (см. рисунок). На дне пробирки с водой находятся кубики льда. Верхний слой воды нагревают на спиртовке. При этом верхний слой воды закипает,
а лёд не тает. При таком способе нагревания тёплые слои воды имеют (Б-1) меньшую плотность, чем холодные, и не опускаются вниз, т.е. (В-5) конвекция не происходит. Вода прогревается только за счет (Г-7) теплопроводности, что происходит довольно долго.

Ответ: 3157

9. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

Наденем на пустую бутылку воздушный шарик и опустим бутылку на несколько минут в сосуд с (А)__________ водой (рис. 1). Мы увидим, что шарик надулся (рис. 2). Это связано с тем, что при (Б)__________ скорость теплового движения молекул увеличивается, поэтому (В)__________ воздуха изнутри увеличивается, и шарик увеличивается в объёме. Шарик надувается до тех пор, пока действие на резиновую оболочку изнутри шарика не станет (Г)__________действию снаружи.


Рис. 1	Рис. 2

Список слов:

1) горячая
2) холодная
3) равный
4) масса
5) давление
6) нагревание
7) охлаждение

Комментарий. Давление газа создается ударами молекул о стенки сосуда. Чем больше скорость молекул, тем большее давление будет оказывать газ.Скорость теплового движения молекул увеличивается с ростом температуры. Однако, нагревание газа внутри шарика, никак не влияет на внешнее давление, оказываемое воздухом на оболочку снаружи, т.е. оно не изменяется. Чтобы компенсировать избыточное давление внутри шара, его оболочка будет растягиваться, при этом давление газа внутри шара напротив будет уменьшаться до тех пор, пока не компенсируется внешним воздействием.

Решение. Наденем на пустую бутылку воздушный шарик и опустим бутылку на несколько минут в сосуд с (А-1) горячей водой (рис. 1). Мы увидим, что шарик надулся (рис. 2). Это связано с тем, что при (Б-6) нагревании скорость теплового движения молекул увеличивается, поэтому (В-5) давление воздуха изнутри увеличивается, и шарик увеличивается в объёме. Шарик надувается до тех пор, пока действие на резиновую оболочку изнутри шарика не станет (Г-3) равным действию снаружи.

Ответ: 1653

Задания-аналоги

10. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

Наденем на пустую бутылку надутый воздушный шарик и поместим бутылку под струю воды из-под крана. Шарик начинает сдуваться. Это свидетельствует о том, что вода имеет более (А)__________ температуру по сравнению с первоначальной температурой бутылки. В этом случае скорость теплового движения молекул воздуха внутри бутылки (Б)__________, при этом (В)__________ воздуха внутри шарика (Г)__________, и шарик уменьшается в объёме.

Список слов:

1) высокая
2) низкая
3) уменьшаться
4) увеличиваться
5) масса
6) давление
7) теплопроводность

11. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

Список слов и словосочетаний:

12. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

Свинцовый шар подняли на некоторую высоту над свинцовой плитой и отпустили (рис. а). При падении (А)__________ энергия шара возрастает, а (Б)__________ энергия уменьшается. После того как шар ударился о свинцовую плиту, он остановился (рис. б). Механическая энергия, которой обладал шар в начале опыта, переходит в (В)__________ энергию. При этом изменяется кинетическая энергия частиц свинца. Если измерить температуру шара и плиты сразу после удара, то обнаружится, что они нагрелись. При нагревании тела увеличивается средняя скорость движения частиц. Значит, (Г)__________ их средняя кинетическая энергия.

Список слов:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) распространяется
5) внутренняя
6) кинетическая
7) потенциальная
8) механическая

13. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

В процессе нагревания колбы с жидкостью, помещённой в сосуд с горячей водой, наблюдали повышение уровня жидкости в трубке (см. рисунок).

В процессе нагревания жидкости в колбе наблюдается явление (А)__________, которое связано с увеличением (Б)__________ молекул. При этом масса жидкости (В)__________, а объём жидкости (Г) __________.

Список слов и словосочетаний:

1) испарение
2) тепловое расширение
3) размер
4) скорость теплового движения
5) увеличивается
6) уменьшается
7) не изменяется

14. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

Процесс охлаждения морса в первом случае происходит (А)____________, чем во второй кастрюле. В первом случае процесс охлаждения осуществляется преимущественно за счет (Б)__________. Плотность нижних охлаждённых слоев воздуха (В)__________, поэтому они будут (Г)__________.

Список слов и словосочетаний:

1) теплопроводность
2) конвекция
3) быстрее
4) медленнее
5) меньше
6) больше
7) всплывать
8) оставаться внизу

15. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

Свинцовый шар подняли на некоторую высоту над свинцовой плитой и отпустили (рис. а). После того как шар ударился о свинцовую плиту, он остановился (рис. б). При ударе шар и плита немного (А)__________. При этом изменилось взаимное расположение частиц шара и плиты, а значит, изменилась и их (Б)__________ энергия.

Если измерить температуру шара и плиты сразу после удара, то обнаружится, что они нагрелись. При нагревании тела увеличивается средняя (В)__________ энергия частиц. Следовательно, механическая энергия, которой обладал шар в начале опыта, перешла в (Г)__________энергию.

Список слов:

1) внутренняя
2) кинетическая
3) потенциальная
4) механическая
5) электромагнитная
6) деформировались
7) наэлектризовались
8) увеличились

16. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

Свинцовый шар подняли на некоторую высоту над свинцовой плитой и отпустили (рис. а). После того как шар ударился о свинцовую плиту, он остановится (рис. б). Механическая энергия, которой обладал шар в начале опыта, перешла в (А)__________ энергию.

При ударе шар и плита немного деформировались. При деформации изменилось взаимное расположение их частиц, а значит, изменилась и их (Б)__________ энергия. Если измерить температуру шара и плиты сразу после удара, то обнаружится, что она (В)__________. При этом изменяется (Г)__________ энергия частиц.

1) повысилась
2) понизилась
3) не изменилась
4) кинетическая
5) потенциальная
6) электрическая
7) механическая
8) внутренняя

17. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

Колбу с горячей водой поместили в сосуд с холодной водой и наблюдали понижение уровня жидкости в трубке (см. рисунок).

В процессе охлаждения жидкости в колбе наблюдается явление (А)__________, связанное с уменьшением (Б)__________ молекул. При этом объём жидкости (В)__________, а её плотность (Г)__________.

Список слов и словосочетаний:

1) парообразование жидкости
2) тепловое расширение (сжатие)
3) размер
4) скорость теплового движения
5) увеличивается
6) уменьшается
7) не изменяется

18. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

В процессе нагревания стальной шарик перестал пролезать сквозь металлическое кольцо (см. рисунок).

В процессе нагревания стального шарика наблюдается явление (А)__________, связанное с увеличением (Б)__________ частиц. При этом масса шарика (В)__________, а объём шарика (Г)__________.

Список слов и словосочетаний:

1) теплопроводность
2) тепловое расширение
3) размер
4) скорость теплового движения
5) увеличивается
6) уменьшается
7) не изменяется

Воздушный шарик надули и завязали когда шарик вынесли из помещения на улицу его объем увеличился