Logo
Logo

Пузырь в масле

Найдите отношение $\frac{T_{1}}{T_{0}}$ температуры масла к температуре газа, при котором размер пузыря остается неизменным.

Условие равновесия для пузыря с учетом сил поверхностного натяжения $\rho g h+\frac{2 \sigma}{r}=p_{1}$, где $p_{1}=n_{1} k T_{1}$ – давление газа в пузыре. Чтобы объем пузыря оставался неизменным, потоки газа в пузырь и из пузыря должны быть равны друг другу: $\frac{1}{4} n_{1} \vec{v}_{1}=\frac{1}{4} n_{0} \vec{v}_{0}$, где $n_{1}$ и $n_{0}$ – концентрации газа в пузыре и в нижнем отсеке, $\vec{v}_{1}$ и $\vec{v}_{0}$ – средние скорости теплового движения молекул газа.
Так как $\vec{v} \sim \sqrt{T}$, то $n_{1}=n_{0} \sqrt{\frac{T_{0}}{T_{1}}}$. Отсюда
$$
\rho g h+\frac{2 \sigma}{r}=n_{0} k T_{1} \sqrt{\frac{T_{0}}{T_{1}}}=p_{0} \sqrt{\frac{T_{1}}{T_{0}}},
\\
\sqrt{\frac{T_{1}}{T_{0}}}=\frac{1}{p_{0}}\left(\rho g h+\frac{2 \sigma}{r}\right) \approx 1.06 \text { и } \frac{T_{1}}{T_{0}}=1.12.
$$

Ответ: $$
\frac{T_{1}}{T_{0}}=1.12.
$$