Термодинамика (нет… — Задание ЕГЭ по физике №00016544

Что происходит

Бутылок две: одна полностью заполнена водой и закрыта, из второй воду вылили (внутри горячий влажный воздух) и закрыли. На морозе обе охлаждаются ниже $0\,^\circ\text{C}$.

Почему (законы)

В полной бутылке вода кристаллизуется — превращается в лёд. У воды есть особенность: плотность льда меньше плотности воды ($\rho_{\text{льда}}\approx 0{,}9$ г/см³), поэтому при замерзании одна и та же масса занимает больший объём (примерно на 9 %). Стенки практически нерастяжимы и воздуха внутри нет (бутылка была полной) — расширяющемуся льду некуда деться, он давит на стенки с огромной силой и разрывает бутылку.

Во второй бутылке воды нет — там воздух и пар. При охлаждении газ сжимается, пар конденсируется, давление внутри падает, и атмосферное давление снаружи сминает бутылку (она сплющивается, но не рвётся).

Итог. Лопнула бутылка, доверху наполненная водой, — из-за расширения воды при замерзании в нерастяжимом замкнутом объёме.