Номер 3, страница 32, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Строение и свойства вещества. Тепловые явления. Параграф 6. Температурные шкалы и измерение температуры. Вопросы и задания - номер 3, страница 32.

Условие.

3. Почему медицинские термометры изготавливают с более узкими каналами, чем термометры для измерения комнатной температуры?

Решение.

3. Медицинские термометры изготавливают с более узкими каналами (капиллярами) для повышения точности измерений. Это связано с физическим принципом их работы и специфическими требованиями к измерению температуры тела.

Принцип работы жидкостного термометра основан на тепловом расширении жидкости. При нагревании жидкость расширяется, и ее столбик поднимается по узкой стеклянной трубке. Изменение объема жидкости $\Delta V$ при изменении температуры на $\Delta T$ описывается формулой:

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

где $V_0$ — начальный объем жидкости в резервуаре, а $\beta$ — коэффициент ее объемного расширения.

Это изменение объема $\Delta V$ приводит к изменению высоты столбика жидкости $\Delta h$ в канале с площадью поперечного сечения $\text{S}$. Связь между этими величинами следующая:

$\Delta V = S \cdot \Delta h$

Объединив эти формулы, получим выражение для изменения высоты столбика:

$\Delta h = \frac{V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T}{S}$

Из этой формулы видно, что изменение высоты столбика $\Delta h$ обратно пропорционально площади поперечного сечения канала $\text{S}$. Это означает, что чем уже канал (чем меньше $\text{S}$), тем на большую высоту поднимется столбик жидкости при том же изменении температуры $\Delta T$.

Медицинские термометры предназначены для измерения температуры тела в небольшом диапазоне (обычно 35–42°C), но с высокой точностью (до 0,1°C). Чтобы такие малые изменения температуры были хорошо видны на шкале, необходимо, чтобы даже незначительное расширение жидкости приводило к значительному подъему ее столбика. Именно для этого и используется очень узкий канал — он "усиливает" видимый эффект от изменения температуры, делая шкалу более растянутой и удобной для считывания точных показаний.

Термометры для измерения комнатной температуры, наоборот, рассчитаны на широкий диапазон (например, от -30°C до +50°C), и для них не требуется столь высокая точность. Если бы у них был такой же узкий канал, как у медицинских, они были бы непрактично длинными. Поэтому их каналы делают шире, жертвуя точностью в пользу компактности и широкого диапазона измерений.

Ответ: Узкий канал в медицинском термометре необходим для увеличения его чувствительности и, как следствие, точности измерений. Это позволяет визуально легко различать даже небольшие изменения температуры (десятые доли градуса), что критически важно для медицинских целей.