Влажность (нет в… — Задание ЕГЭ по физике №00017566

Идея

Главный герой задачи — давление газа внутри банки. Тонкая жесть сама почти не держит форму: её положение целиком определяется тем, что давит сильнее — газ изнутри или атмосфера снаружи. Поэтому проследим за давлением и составом газа на каждом этапе.

Этап 1. Нагрев и кипение (крышка открыта)

Вода нагревается и закипает. Кипение — это бурное парообразование во всём объёме жидкости: образуется много водяного пара. Пар, расширяясь, выгоняет из открытой банки почти весь воздух. К моменту, когда вода почти выкипела, банка заполнена в основном горячим водяным паром, а воздуха в ней почти не осталось. Давление внутри при этом примерно равно атмосферному (банка открыта).

Этап 2. Сняли с огня и завинтили крышку

Теперь банка герметична, и внутри — горячий пар (воздуха почти нет). Пока он горячий, его давление близко к атмосферному, и стенки в равновесии.

Этап 3. Облили холодной водой

Стенки и пар резко остывают. Происходит конденсация: водяной пар превращается в жидкость (несколько капель), занимающую ничтожный объём. Сам пар при охлаждении становится насыщенным, а давление насыщенного пара очень быстро падает с понижением температуры — у комнатной температуры оно составляет лишь малые доли атмосферного. Воздуха, который мог бы «подпереть» стенки, в банке почти нет.

Вывод

Давление газа внутри банки становится много меньше атмосферного. Снаружи на тонкие стенки давит атмосфера с прежней силой, а изнутри её почти ничто не уравновешивает. Возникшая разность давлений сминает банку: её с громким хлопком раздавливает (сминает внутрь).