Зимой школьник решил поставить опыт: полностью заполнил две тонкие пластиковые бутылки с практически нерастяжимыми стенками горячей водой (почти кипятком), потом из одной вылил воду, сразу же обе плотно закрыл крышками и выставил бутылки на мороз на всю ночь. В результате одна бутылка лопнула, а другая сплющилась. Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, какая из бутылок лопнула и почему.
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. В первой бутылке были насыщенные пары воды и малое количество воздуха, а во второй — только горячая вода.
2. Ночью на морозе обе бутылки за счет всех видов теплоотдачи — конвекции, теплопроводности и теплового излучения — остыли до температуры окружающего холодного воздуха.
3. Пары воды в первой бутылке сконденсировались и замерзли, сильно уменьшив свой объем, а давление в бутылке упало до очень низкого значения. Поэтому бутылка под действием наружного атмосферного давления сплющилась.
4. Во второй бутылке вода сначала охладилась до 0 °C, а потом при фазовом переходе из жидкого состояния в твердое отдала теплоту кристаллизации, замерзла и охладилась до низкой температуры окружающей среды. При этом объем воды вырос примерно на 10% (это следует из таблицы плотностей веществ), что привело к сильному росту давления в бутылке с нерастяжимыми стенками, и она лопнула.
2. Ночью на морозе обе бутылки за счет всех видов теплоотдачи — конвекции, теплопроводности и теплового излучения — остыли до температуры окружающего холодного воздуха.
3. Пары воды в первой бутылке сконденсировались и замерзли, сильно уменьшив свой объем, а давление в бутылке упало до очень низкого значения. Поэтому бутылка под действием наружного атмосферного давления сплющилась.
4. Во второй бутылке вода сначала охладилась до 0 °C, а потом при фазовом переходе из жидкого состояния в твердое отдала теплоту кристаллизации, замерзла и охладилась до низкой температуры окружающей среды. При этом объем воды вырос примерно на 10% (это следует из таблицы плотностей веществ), что привело к сильному росту давления в бутылке с нерастяжимыми стенками, и она лопнула.
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 109342 • Задание №32
Значения энергии электрона в атоме водорода задаются формулой: $E_n= минус дробь: числитель: 13,6эВ, знаменате...
ID 104407 • Задание №8
В сосуде под поршнем находится водяной пар. Объем пространства под поршнем уменьшили в 4 раза при постоянной т...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае п. 1–4) и исчерпывающие верные рассуждения с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае — явлений теплоотдачи — конвекции, теплопроводности и излучения, фазовых переходов — конденсации паров с уменьшением их объема и кристаллизации воды с ростом ее объема, а также результата деформации обеих бутылок). | 3
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности и дано правильное объяснение, но содержится один из следующих недостатков.
В представленных записях содержатся лишь общие рассуждения без привязки к конкретной ситуации задачи.
ИЛИ
Рассуждения, приводящие к ответу, представлены не в полном объеме или в них содержатся логические недочеты | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Указаны не все необходимые явления и физические законы, даже если дан правильный ответ на вопрос задания.
ИЛИ
Указаны все необходимые явления и физические законы, но в некоторых из них допущена ошибка, даже если дан правильный ответ на вопрос задания.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к верному ответу, содержат ошибки. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае п. 1–4) и исчерпывающие верные рассуждения с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае — явлений теплоотдачи — конвекции, теплопроводности и излучения, фазовых переходов — конденсации паров с уменьшением их объема и кристаллизации воды с ростом ее объема, а также результата деформации обеих бутылок). | 3
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности и дано правильное объяснение, но содержится один из следующих недостатков.
В представленных записях содержатся лишь общие рассуждения без привязки к конкретной ситуации задачи.
ИЛИ
Рассуждения, приводящие к ответу, представлены не в полном объеме или в них содержатся логические недочеты | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Указаны не все необходимые явления и физические законы, даже если дан правильный ответ на вопрос задания.
ИЛИ
Указаны все необходимые явления и физические законы, но в некоторых из них допущена ошибка, даже если дан правильный ответ на вопрос задания.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к верному ответу, содержат ошибки. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №21 по предмету Физика:
ID 107284
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 23 °C на стенке стакана с хол...
ID 107285
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусовС$ на стенке стак...
ID 107286
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 29 °C на стенке стакана с хол...
ID 107287
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусов С$ на стенке ста...
ID 107288
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $29 градусовС$ на стенке стак...