Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049194

Два вопроса, причём разные. Сначала про высоту, потом про то, что творится внутри пузырька.

Первый вопрос. Пузырёк поднимается, значит, его потенциальная энергия растёт. Но сам себя он наверх не потащит. Посмотри на воду. Пузырёк уходит вверх, а на его место снизу заходит вода, и такой же объём воды сверху опускается вниз. Вода намного тяжелее воздуха, и её потенциальная энергия уменьшается. Вот из этого запаса и берётся прибавка у пузырька. На языке сил это работа выталкивающей силы.

Второй вопрос. На глубине давление воды больше, чем у поверхности. Пузырёк поднимается, давление на него падает, и он расширяется. Расширяясь, воздух раздвигает воду и совершает работу. Энергию на неё он берёт из своего запаса, поэтому внутренняя энергия воздуха тратится.

Но вокруг вода. Как только воздух становится хоть немного холоднее воды, она передаёт ему энергию. Если пузырёк поднимается медленно, его температура почти равна температуре окружающей воды. Значит, итог зависит от воды: в воде одной температуры внутренняя энергия в начале и в конце почти одинакова, а если у поверхности вода теплее, чем на дне, энергия пузырька вырастет. Условие температуру воды не называет, поэтому единственного итога тут нет. Работа расширения внутреннюю энергию расходует, теплообмен с водой пополняет, а что получится в конце, решает температура воды.

Хватит ли энергии воды на первый вопрос? Посчитаем для примера: пузырёк объёмом $1\text{ см}^3$ поднялся на $1$ м. Воздух в нём весит примерно $0{,}0000013$ кг, а вода такого же объёма $0{,}001$ кг:

$$E_{\text{воз}}=0{,}0000013\cdot 10\cdot 1=0{,}000013\text{ Дж}$$

$$E_{\text{воды}}=0{,}001\cdot 10\cdot 1=0{,}01\text{ Дж}$$

Запас воды примерно в $770$ раз больше прибавки пузырька. Так что хватит с лихвой, а остальное уходит на движение и трение воды.