Номер 9, страница 13 - гдз по физике 7 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 2. Строение вещества. Молекулы. Вариант 2 - номер 9, страница 13.

Условие.

9. Длина рельса при его охлаждении

А) увеличивается

Б) уменьшается

В) не изменяется

Решение.

Решение

Длина рельса при его охлаждении изменяется из-за явления теплового сжатия, которое является процессом, обратным тепловому расширению. Подавляющее большинство материалов, включая сталь, из которой изготавливают рельсы, обладают свойством сжиматься при понижении температуры и расширяться при её повышении.

На микроскопическом уровне это объясняется изменением интенсивности тепловых колебаний атомов в кристаллической решётке металла. При охлаждении тела его внутренняя энергия уменьшается, что приводит к уменьшению средней кинетической энергии атомов. В результате атомы начинают колебаться с меньшей амплитудой, и среднее расстояние между ними сокращается. Макроскопически это проявляется как уменьшение линейных размеров и объёма всего тела.

Математически изменение длины $ \Delta L $ при изменении температуры $ \Delta T $ описывается следующей формулой:

$ \Delta L = \alpha \cdot L_0 \cdot \Delta T $

В этой формуле $ L_0 $ — это начальная длина рельса, а $ \alpha $ — это коэффициент линейного теплового расширения, который для стали является положительной величиной. Величина $ \Delta T $ представляет собой изменение температуры, равное разности между конечной и начальной температурами ($ T_{конечная} - T_{начальная} $).

Поскольку в условии задачи рельс охлаждается, его конечная температура $ T_{конечная} $ ниже начальной $ T_{начальная} $. Следовательно, изменение температуры $ \Delta T $ является отрицательной величиной ($ \Delta T < 0 $). Так как начальная длина $ L_0 $ и коэффициент $ \alpha $ положительны, то всё произведение $ \alpha \cdot L_0 \cdot \Delta T $ будет отрицательным, то есть $ \Delta L < 0 $.

Отрицательное значение изменения длины $ \Delta L $ означает, что итоговая длина рельса стала меньше начальной. Таким образом, при охлаждении длина рельса уменьшается.

Ответ: Б) уменьшается.