Номер 1, страница 43 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Проекты и исследования. Итоги главы 1. Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества - номер 1, страница 43.

1. Создайте модель жидкостного термометра. Объясните принцип его действия.

1. Создание модели жидкостного термометра

Для изготовления простой действующей модели жидкостного термометра потребуются следующие материалы:

• Небольшая стеклянная или прозрачная пластиковая бутылка.
• Прозрачная пластиковая соломинка для напитков.
• Пластилин или любой другой герметик.
• Вода.
• Пищевой краситель, чернила или акварельная краска для подкрашивания воды.

Порядок сборки модели:

1. Наполните бутылку водой примерно на одну треть.
2. Добавьте в воду краситель, чтобы уровень жидкости был хорошо заметен.
3. Опустите соломинку в бутылку так, чтобы ее нижний конец оказался в воде, но не касался дна.
4. Используя пластилин, герметично закройте отверстие бутылки вокруг соломинки. Важно обеспечить полную герметичность, чтобы воздух не мог проходить через уплотнение.
5. После герметизации уровень воды в соломинке должен установиться немного выше уровня воды в бутылке. Модель готова. Для проверки ее работы можно согреть бутылку ладонями — уровень жидкости в соломинке начнет подниматься.

Объяснение принципа действия

Принцип действия жидкостного (и в данном случае, газожидкостного) термометра основан на физическом явлении теплового расширения. Все вещества при нагревании увеличиваются в объеме (расширяются), а при охлаждении — уменьшаются (сжимаются).

В собранной модели при изменении температуры происходят следующие процессы:

• При нагревании. Когда температура окружающей среды повышается, тепловая энергия передается бутылке, воде и, что наиболее важно, воздуху, запертому в объеме над водой. Газы расширяются значительно сильнее жидкостей. Расширяющийся воздух увеличивает давление на поверхность воды в бутылке. Это избыточное давление вытесняет воду вверх по узкой соломинке. Чем выше температура, тем выше поднимается столбик жидкости.
• При охлаждении. При понижении температуры происходит обратный процесс. Воздух и вода охлаждаются и сжимаются в объеме. Давление внутри бутылки падает, и столбик жидкости в соломинке опускается под действием силы тяжести.

Узкий диаметр соломинки играет решающую роль: благодаря ему даже небольшое изменение объема воздуха в бутылке приводит к значительному и хорошо заметному изменению высоты столбика жидкости. Математически это явление описывается закономерностью теплового расширения, для которого можно записать формулу:

$ \Delta V = V_0 \beta \Delta T $

где $ \Delta V $ — это изменение объема тела, $ V_0 $ — его начальный объем, $ \beta $ — коэффициент объемного теплового расширения, а $ \Delta T $ — изменение температуры. В нашей модели основной вклад вносит расширение воздуха, так как его коэффициент $ \beta $ намного больше, чем у воды.

Ответ: Модель жидкостного термометра создается из бутылки с подкрашенной водой и герметично вставленной в нее соломинкой. Принцип действия основан на тепловом расширении веществ: при нагревании воздух и вода в бутылке расширяются, создавая избыточное давление, которое выталкивает столбик воды в соломинке вверх. При охлаждении вещества сжимаются, давление падает, и уровень воды в соломинке опускается.