Номер 10, страница 35, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 3. Тепловое расширение. Температура и её измерение - номер 10, страница 35.

Условие.

10. Изготовьте жидкостный термометр для измерения температуры в помещении, используя в качестве баллона стеклянный пузырёк ёмкостью не менее 100 мл с завинчивающейся крышкой, в качестве жидкости — подкрашенную воду (можно использовать чай без чаинок), а в качестве трубки — пустой стерженёк от гелевой ручки. Сделайте в крышке пузырька отверстие диаметром, равным внешнему диаметру стерженька, плотно вставьте стерженёк в это отверстие и обеспечьте герметичность (например, с помощью пластилина). Налейте доверху в пузырёк подкрашенную воду, а затем закручивайте крышку. При этом часть воды выдавится в стерженёк. Проградуируйте ваш самодельный термометр с помощью фабричного.

11. Проведите следующие опыты по наблюдению теплового раз

Решение.

Решение

Задача представляет собой практическое руководство по созданию действующей модели жидкостного термометра. Для её выполнения необходимо последовательно выполнить сборку прибора из подручных материалов и его последующую калибровку (градуировку).

Необходимые материалы:

1. Стеклянный пузырёк или небольшая бутылка ёмкостью не менее 100 мл с завинчивающейся крышкой.
2. Пустой стержень от гелевой ручки (промытый от остатков чернил).
3. Жидкость: вода, подкрашенная пищевым красителем, чернилами, или крепко заваренный чай без чаинок для лучшей видимости.
4. Герметизирующий материал: пластилин, термопластичный клей (из клеевого пистолета) или другой водостойкий герметик.
5. Инструмент для проделывания отверстия в крышке: шило, тонкий гвоздь или сверло.
6. Эталонный термометр: любой исправный фабричный термометр (комнатный, уличный).
7. Тонкий перманентный маркер или узкая полоска бумаги и скотч для нанесения шкалы.

Порядок сборки:

1. Подготовка крышки. В центре металлической или пластиковой крышки от пузырька необходимо проделать отверстие. Диаметр отверстия должен точно соответствовать внешнему диаметру стержня от ручки, чтобы стержень входил в него с усилием, максимально плотно.
2. Установка трубки. Вставьте пустой стержень в отверстие в крышке. Нижний конец стержня должен оказаться внутри пузырька после закручивания, но не должен доставать до дна. Оптимальная глубина погружения — 1-2 см.
3. Герметизация. Тщательно загерметизируйте место стыка стержня и крышки с обеих сторон (сверху и снизу). Для этого можно использовать пластилин. Важно добиться полной герметичности, чтобы воздух не мог проникнуть внутрь или выйти наружу.
4. Заполнение ёмкости. Наполните стеклянный пузырёк подкрашенной водой до самых краёв.
5. Окончательная сборка. Медленно и аккуратно закрутите крышку со стержнем на пузырёк. Поскольку пузырёк полон, избыток воды будет вытеснен в стержень, образуя в нём столбик жидкости. Убедитесь, что уровень воды в стержне находится в видимой его части.

Принцип работы:

Работа термометра основана на физическом явлении теплового расширения жидкостей. При увеличении температуры окружающей среды, вода в пузырьке (резервуаре) нагревается и её объём увеличивается. Поскольку объём стеклянного пузырька изменяется незначительно, расширившаяся вода выталкивается в узкую капиллярную трубку (стержень), что приводит к видимому подъёму уровня жидкости. При охлаждении происходит обратный процесс — вода сжимается, и её уровень в стержне понижается. Изменение объёма жидкости ($\Delta V$) при изменении температуры ($\Delta T$) можно описать формулой: $\Delta V = \beta \cdot V_0 \cdot \Delta T$, где $V_0$ — начальный объём жидкости в резервуаре, а $\beta$ — коэффициент объёмного расширения воды.

Калибровка (градуировка) термометра:

Чтобы использовать самодельный прибор для измерения температуры, его необходимо проградуировать, то есть нанести на него шкалу с температурными делениями.
1. Разместите ваш самодельный термометр и эталонный фабричный термометр рядом в комнате, в месте со стабильной температурой, вдали от сквозняков, отопительных приборов и прямых солнечных лучей.
2. Оставьте приборы на 15–30 минут, чтобы их показания полностью стабилизировались. Уровень воды в стержне должен перестать двигаться.
3. Считайте показания с фабричного термометра (например, 23 °C).
4. Напротив уровня жидкости в стержне вашего термометра поставьте маркером отметку и подпишите её полученным значением (23 °C). Можно приклеить рядом со стержнем полоску бумаги и делать отметки на ней.
5. Для повышения точности повторите процедуру в других условиях, например, в более прохладном или тёплом помещении. Получив несколько отметок (например, для 20 °C и 25 °C), можно будет разделить расстояние между ними на равные отрезки, соответствующие одному градусу.

Ответ:

Для изготовления жидкостного термометра следует собрать конструкцию из стеклянного пузырька, стержня от гелевой ручки и подкрашенной воды, обеспечив её полную герметичность. После сборки прибор необходимо проградуировать: для этого нужно сопоставить уровень жидкости в стержне с показаниями фабричного термометра при разных, но стабильных температурах, и нанести соответствующие отметки на шкалу.