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NAEST 2020 Blowing a Balloon inside a Syringe and Air Pressu

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Question: 1: The video shows a balloon kept inside a syringe barrel. When the piston is pulled, in that situation the pressure of the air inside the balloon is $P_1$, that outside the balloon but inside the syringe is $P_2$ and that outside the syringe is $P_3$. Choose the correct option.

  1. $P_1 > P_2 > P_3$
  2. $P_1 > P_2$, $P_2 < P_3$
  3. $P_1 = P_2$, $P_2 < P_3$
  4. $P_1 < P_2 < P_3$
  5. none of these
वीडियों में एक बैलून को एक सीरिंज के बैरल में रखा दिखाया गया है। जब पिस्टन को पीछे खींचा जाता है उस परिस्थिति में बैलून के अंदर का दाब $P_1$ है, बैलून के बाहर परंतु सीरिंज के अंदर की हवा का दाब $P_2$ है तथा सीरिंज के बाहर की हवा का दाब $P_3$ है। सही विकल्प चुनें।
  1. $P_1 > P_2 > P_3$
  2. $P_1 > P_2$, $P_2 < P_3$
  3. $P_1 = P_2$, $P_2 < P_3$
  4. $P_1 < P_2 < P_3$
  5. इनमें से कोई नहीं
Question 2: Consider the situation when the nozzle of the syringe is closed by the thumb but the piston is not yet pulled. In this situation, the pressure inside the balloon is $P_1$, outside the balloon but inside the syringe is $P_2$ and outside the syringe is $P_3$. Choose the correct option.
उस परिस्थिति पर विचार करें जब सीरिंज का नोजल अंगूठे से दबा कर बंद कर दिया गया है परंतु पिस्टन को अभी पीछे नहीं खींचा गया है। इस परिस्थिति में बैलून के अंदर का दाब $P_1$ है, बैलून के बाहर परंतु सीरिंज के अंदर की हवा का दाब $P_2$ है तथा सीरिंज के बाहर की हवा का दाब $P_3$ है । सही विकल्प चुनें।
  1. $P_1 > P_2$
  2. $P_1 = P_2$
  3. $P_1 < P_2$
  4. $P_2 > P_3$
  5. $P_2 = P_3$
  6. $P_2 < P_3$

Solution 1: Option (B) is correct.

When the nozzle of the syringe is open (i.e., it is not pressed with thumb), $P_2=P_3$ because the air outside the syringe is connected to the air inside the syringe. On closing the nozzle, the air outside side the syringe gets disconnected from the air inside the syringe. The pressures remain the same until the piston is pulled. When the piston is pulled, the volume of the air inside the syringe increases and the pressure $P_2$ decreases. Thus, $P_2 < P_3$.

What about the pressure $P_1$ inside the balloon. The balloon is made of elastic rubber. The pressure inside a blown-up balloon is always greater than the pressure outside it (otherwise the balloon will crumble). Thus, $P_1 > P_2$.

Solution 2: Options (A) and (E) is correct. The explanation is given in solution 1.

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