يسبح غطاس مستخدمًا جهاز الغطس على عمق 5.0m تحت الماء مطلقا 10m×4.2 من فقاقيع الهواء. ما حجم تلك الفقاقيع قبل وصولها إلى سطح الماء تماما ؟؟
الإجابة الصحيحة من خلال موقع بوابة الإجابات هي:
62x10m²
يعتمد هذا السؤال على قانون بويل (Boyle's Law) في الفيزياء، والذي ينص على أن حجم كمية محددة من الغاز يتناسب عكسياً مع الضغط الواقع عليه عند ثبوت درجة الحرارة. بمعنى آخر: كلما قل الضغط على الغاز، زاد حجمه.
- تحديد المعطيات من السؤال:
- العمق الأول ($h$): $5.0\,m$
- الحجم عند هذا العمق ($V_1$): $4.2 \times 10^{-5}\,m^3$ *(ملاحظة: الرمز $10m \times 4.2$ في السؤال هو خطأ مطبعي والصحيح هو التعبير عن الأسس للوحدات الفيزيائية).*
- الضغط الجوي عند سطح الماء ($P_2$): يعادل تقريبا $1\,atm$ (أو $101.3\,kPa$).
- الضغط عند عمق $5$ أمتار ($P_1$): يساوي الضغط الجوي مضافاً إليه ضغط عمق الماء ($P_1 = P_{atmos} + \rho g h$).
- فهم تأثير الضغط على الفقاقيع:
- عندما تكون فقاعة الهواء على عمق $5.0\,m$ تحت الماء، فإنها تتعرض لضغطين: ضغط الهواء الجوي فوق سطح الماء، بالإضافة إلى ضغط الماء الذي فوقها.
- عندما تصعد الفقاعة نحو السطح، يقل عمق الماء فوقها تدريجياً حتى ينعدم ضغط الماء عند السطح تماماً، ولا يبقى عليها إلا ضغط الجوي الأقل.
- وبسبب هذا النقصان الكبير في الضغط، يتمدد الهواء داخل الفقاعة ويزداد حجمها.
- الحساب النهائي:
- بتطبيق معادلة قانون بويل ($P_1 \times V_1 = P_2 \times V_2$):
- وبما أن الضغط يقل بنحو النصف تقريبا أو بنسبة معينة عند الصعود للسطح، فإن الحجم يتضاعف وفقاً للنسبة الحسابية للضغوط.
- النتيجة النهائية لحجم الفقاقيع قبل وصولها للسطح مباشرة هي: $6.2 \times 10^{-5}\,m^3$ (أو كما وردت في الناتج المختصر بناءً على المعطيات الرياضية للنموذج).
اذا كان لديك إجابة افضل او هناك خطأ في الإجابة علي سؤال يسبح غطاس مستخدمًا جهاز الغطس على عمق 5.0m تحت الماء مطلقا 10m×4.2 من فقاقيع الهواء. ما حجم تلك الفقاقيع قبل وصولها إلى سطح الماء تماما ؟ اترك تعليق فورآ.
