Global EE

Тепловые Явления — Задание 18 ОГЭ по физике №00018524

Задание №18. Текстовая Качественная Задача

Тепловые Явления

№2. Задание 18

ID: 00018524

На глубине 200 м ниже уровня моря вода содержит примерно 1,5% растворённого в ней воздуха. Возможно ли извлечь воздух из воды? Ответ поясните.

Вулканы

Известно, что по мере спуска в недра Земли температура постепенно повышается. Одновременно с повышением температуры растёт и давление: чем больше давление, тем выше температура плавления (см. рисунок).

Большая часть земных недр сохраняет твёрдое состояние, однако вещество астеносферы (от 100 до 300 км в глубину) находится в почти расплавленном состоянии и легко переходит в жидкое при небольшом повышении температуры или понижении давления.

В магме наряду с парами воды содержатся различные газы. Концентрация растворённых газов соответствует внешнему давлению. В физике известен закон Генри: концентрация газа, растворённого в жидкости, пропорциональна его давлению над жидкостью. При уменьшении давления газы, растворённые в магме, переходят в газообразное состояние, магма вспенивается и поднимается вверх.

Рисунок к заданию 18 ОГЭ по физике — Тепловые Явления

Источник: ФИПИ

Решение

В тексте про вулканы есть нужная подсказка — закон Генри: концентрация газа, растворённого в жидкости, пропорциональна давлению этого газа над жидкостью. Он сформулирован для магмы, но точно так же работает для воды, в которой растворён воздух.

Почему на глубине в воде много растворённого воздуха. На глубине $200$ м к атмосферному давлению добавляется давление столба воды:

$$p=\rho gh=1000\cdot 10\cdot 200=2\cdot 10^6\ \text{Па}$$

Это примерно в $20$ раз больше атмосферного давления. При таком большом давлении, по закону Генри, в воде и растворено много воздуха.

Что будет, если давление уменьшить. Поднимем эту воду на поверхность или иным способом снизим давление над ней. При меньшем давлении в воде может оставаться растворённым меньше газа. Избыток воздуха перейдёт в газообразное состояние и выделится в виде пузырьков.

То же самое описано в тексте для магмы: когда давление падает, растворённые в ней газы выделяются, и магма вспенивается. Знакомый бытовой пример — бутылка газированной воды: стоит открыть крышку и сбросить давление, как из воды начинают выходить пузырьки газа.

Значит, извлечь воздух из воды возможно: для этого нужно уменьшить давление над ней, например поднять воду с глубины на поверхность.

Ответ

Да, возможно. По закону Генри растворимость газа уменьшается при понижении давления (или при нагревании), поэтому, уменьшив давление над водой или нагрев её, можно выделить из неё растворённый воздух.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)