Номер 2, страница 61 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 3. Температура. Газовые законы. Параграф 3.2. Температура. Тепловое равновесие - номер 2, страница 61.

Условие.

2. Объясните, почему показания газового термометра более точные, чем жидкостного.

Решение.

Показания газового термометра считаются более точными, чем показания жидкостного, по нескольким ключевым причинам, которые вытекают из физических свойств газов и жидкостей.

1. Большой и постоянный коэффициент теплового расширения. Газы расширяются при нагревании значительно сильнее, чем жидкости. Коэффициент объемного расширения разреженных газов практически одинаков для всех газов и является постоянной величиной, не зависящей от температуры. Для идеального газа он равен $\alpha = 1/273,15$ К⁻¹. У жидкостей (например, ртути или спирта) коэффициент теплового расширения не только значительно меньше, но и сам зависит от температуры. Это означает, что приращение объема жидкости при нагревании, например, от 10°C до 11°C, не равно приращению объема при нагревании от 70°C до 71°C.

2. Линейность шкалы. Поскольку расширение газов (при постоянном давлении) или рост их давления (при постоянном объеме) происходит строго пропорционально абсолютной температуре, шкала газового термометра является линейной во всем диапазоне измерений. Нелинейность расширения жидкости приводит к тому, что шкала жидкостного термометра, даже если она точно откалибрована по двум реперным точкам (например, точкам замерзания и кипения воды), будет иметь погрешности в промежуточных значениях.

3. Универсальность и независимость от рабочего вещества. Свойства разреженных газов очень близки к свойствам идеального газа и почти не зависят от их химической природы. Поэтому газовые термометры, заправленные разными газами (водородом, гелием, азотом), показывают практически одинаковую температуру. В то же время жидкостные термометры, использующие разные жидкости, будут давать немного отличающиеся показания из-за индивидуальных особенностей их теплового расширения.

Благодаря этим преимуществам газовый термометр используется в качестве первичного эталонного прибора для градуировки других термометров и для определения Международной температурной шкалы.

Ответ: Показания газового термометра точнее, потому что коэффициент теплового расширения газов значительно больше, чем у жидкостей, и, что наиболее важно, он постоянен в широком диапазоне температур и практически не зависит от вида газа. Это обеспечивает линейную и универсальную шкалу, в то время как расширение жидкостей нелинейно и зависит от конкретного вещества, что вносит погрешности в измерения.