7 Если набрать в шприц воздух, заткнуть его носик и начать надавливать на поршень, то можно почувствовать сопротивление. Какая характеристика воздуха внутри шприца изменяется при уменьшении его объёма? Почему воздух в шприце малого поперечного сечения сжимать легче, чем воздух в шприце большого поперечного сечения, даже не учитывая силу трения поршня шприца о его стенки? Ответ:

Ответ: При уменьшении объёма воздуха в шприце изменяется его давление. Воздух в шприце малого поперечного сечения сжимать легче, чем в шприце большого поперечного сечения, потому что при одинаковом изменении объёма (перемещение поршня на одно и то же расстояние) изменение площади поперечного сечения приводит к разному изменению давления. Согласно закону Бойля-Мариотта, давление газа обратно пропорционально его объёму (при постоянной температуре). Однако, если мы рассматриваем силу, необходимую для сжатия, то сила прямо пропорциональна давлению, а давление зависит от площади. При меньшей площади поршня, для создания того же давления, требуется меньшая сила. То есть, если поршень движется на одну и ту же величину, изменение объема будет одинаковым. Но если мы сравниваем два шприца с разным сечением, то для сжатия воздуха в шприце с меньшим сечением требуется меньшая сила, так как площадь, на которую действует сила, меньше, и, следовательно, давление растет медленнее. Но если мы говорим о силе, которую нужно приложить к поршню, то при одинаковом перемещении поршня, изменение объема в обоих шприцах будет одинаковым. Однако, если сравнивать изменение давления, то при одинаковом перемещении поршня, в шприце с меньшим диаметром, воздух будет сжиматься легче, потому что объем уменьшается быстрее относительно площади. Правильнее будет сказать, что воздух в шприце малого поперечного сечения сжимать легче, потому что при одинаковом изменении объема, площадь, на которую действует сила, меньше, и, следовательно, требуемая сила меньше.