Номер 4, страница 120 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

4. Как изменяется плотность воздуха с изменением высоты? Почему?

4. Как изменяется плотность воздуха с изменением высоты? Почему?

Плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты. Воздух становится более разреженным. Это происходит по следующим причинам:

• Сила тяжести: Молекулы газов, составляющих атмосферу, как и все тела на Земле, притягиваются к ней силой тяжести. Поэтому основная масса воздуха (около 75-80%) сосредоточена в нижних слоях атмосферы (тропосфере), ближе к поверхности планеты.

• Атмосферное давление: Давление на любой высоте создается весом столба воздуха, находящегося выше. На уровне моря этот столб имеет максимальную высоту и вес, поэтому давление здесь наибольшее. С увеличением высоты столб воздуха над точкой наблюдения становится короче и легче, что приводит к уменьшению давления.

• Сжимаемость газа: Воздух — это газ, и он легко сжимается. Нижние слои атмосферы сжаты весом всех вышележащих слоев. Из-за высокого давления молекулы газа в нижних слоях расположены близко друг к другу, что обеспечивает высокую плотность. На больших высотах давление ниже, и расстояние между молекулами увеличивается, следовательно, плотность воздуха уменьшается.

Зависимость плотности $\rho$ от давления $P$ и температуры $T$ для идеального газа выражается формулой: $\rho = \frac{P \cdot M}{R \cdot T}$, где $M$ — молярная масса воздуха, а $R$ — универсальная газовая постоянная. Поскольку с высотой давление $P$ падает экспоненциально и это изменение является доминирующим, плотность воздуха также значительно уменьшается, несмотря на одновременное понижение температуры в тропосфере.

Ответ: С увеличением высоты плотность воздуха уменьшается. Это происходит потому, что сила тяжести удерживает большую часть воздуха у поверхности Земли, а верхние слои атмосферы давят на нижние. С набором высоты давление падает, газ расширяется, расстояние между его молекулами увеличивается, и, как следствие, его плотность становится меньше.