Изменение давления с высотой: увеличивается или уменьшается?

Продолжаем разбираться с силами, которые оказывают воздействие на тела в различных условиях. Это раздел "Динамика" и с вами опять эксперт по физике, репетитор ЕГЭ, ОГЭ, ДВИ. Предлагаю сегодня решить задачку про шарик, находящийся на различных уровнях возвышения.

 

Резиновый шарик, надутый на вершине горы Арарат, переносят c к ее подножию. Как изменяются по мере спуска шарика перечисленные далее величины: (1) давление воздуха снаружи шарика, (2) плотность воздуха внутри шарика. Температуру воздуха следует считать неизменной, а теплообменом между шариком и окружающей средой предлагаем в данном контексте пренебречь. Для перечисленных величин на качественном уровне укажите тип изменения:(1) увеличивается; (2) уменьшается; (3) не изменяется.

РЕШЕНИЕ И КОММЕНТАРИИ

Понимание нашего решения требует, чтобы ученик был на базовом уровне знаком с понятием давления, в частности, атмосферного. Эту тему можно найти в учебнике физики для 9 класса общеобразовательной школы.

Давление воздуха плавно уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку часть атмосферы оказывается под наблюдателем и на него больше не давит. Следовательно, давление атмосферы на вершине горы меньше, чем у ее подножия. Когда человек спускается с горы, то ощущает, как давление газов вокруг увеличивается, становится проще дышать. Такие же изменения происходят и с точки зрения шар, заполненного воздухом. Это легко понять. Давление внутри шара в каждый момент времени равно внешнему давлению атмосферы (давлению на шар извне).

Шар сдавливается возрастающим внешним атмосферным давлением и становится несколько меньше (уменьшает свой объем). Можно сказать, что давление вдавливает содержимое воздушного шарика внутрь. Также можно сказать, что "внутренний воздух" шарика становится плотнее в ответ на изменение высоты над уровнем земной поверхности. При понижении объема и сохранении постоянной массы (количества вещества) плотность молекул воздуха внутри шарика увеличивается. Наверняка все слышали о том, что на вершинах высоких гор и давление, и концентрация кислорода значительно меньше, чем на уровне моря. А в самолетах техника безопасности требует наличия кислородных масок на случай разгерметизации салона.

ЗАПИШЕМ ОТВЕТ

Обе физические величины в ходе проведенного эксперимента увеличиваются, то есть правильный ответ: "11".