Номер 3, страница 32, 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 3, страница 32.

Условие.

3. Почему воду не используют в жидкостных термометрах?

Решение.

Воду не используют в качестве рабочего вещества в жидкостных термометрах по нескольким весомым причинам, связанным с её уникальными физическими свойствами.

1. Аномальное тепловое расширение.

Это главная причина. Большинство жидкостей равномерно расширяются при нагревании. Вода же ведёт себя аномально: при нагревании от $0^\circ\text{C}$ до $4^\circ\text{C}$ она не расширяется, а, наоборот, сжимается, достигая максимальной плотности при температуре около $4^\circ\text{C}$. Только при нагревании выше $4^\circ\text{C}$ вода начинает расширяться. Такое немонотонное изменение объёма делает невозможным создание однозначной температурной шкалы в этом важном диапазоне. Например, один и тот же объём воды (и, соответственно, одинаковый уровень в трубке термометра) будет наблюдаться при двух разных температурах – одной ниже $4^\circ\text{C}$ и другой выше.

2. Узкий диапазон рабочих температур.

Вода существует в жидком состоянии в сравнительно небольшом диапазоне температур при нормальном атмосферном давлении – от $0^\circ\text{C}$ (точка замерзания) до $100^\circ\text{C}$ (точка кипения). Это сильно ограничивает применение водяного термометра. Им нельзя было бы измерять отрицательные температуры, что необходимо в быту и технике во многих климатических зонах. Также он был бы бесполезен для измерения температур выше $100^\circ\text{C}$, например, в кулинарии или промышленных процессах. Для сравнения, спиртовые термометры могут работать до $-114^\circ\text{C}$, а ртутные – от $-39^\circ\text{C}$ до $+357^\circ\text{C}$.

3. Высокая удельная теплоёмкость.

Вода обладает очень высокой удельной теплоёмкостью. Это означает, что для изменения её температуры на один градус требуется большое количество теплоты. В результате термометр с водой был бы очень инертным – он бы медленно реагировал на изменение температуры окружающей среды, долго нагреваясь или остывая. Это приводило бы к большим задержкам и неточностям в измерениях.

4. Прозрачность и смачивание стекла.

Вода – прозрачная бесцветная жидкость. Уровень столбика воды в тонком стеклянном капилляре был бы практически неразличим. Хотя воду можно подкрасить, это может изменить её физические свойства. Кроме того, вода хорошо смачивает стекло, что может приводить к искажению формы мениска и прилипанию столбика жидкости к стенкам капилляра, что снижает точность показаний.

Ответ: Воду не используют в жидкостных термометрах из-за её аномального теплового расширения (сжимается при нагреве от $0^\circ\text{C}$ до $4^\circ\text{C}$), узкого диапазона рабочих температур (от $0^\circ\text{C}$ до $100^\circ\text{C}$), высокой удельной теплоёмкости (что делает термометр инертным) и плохой видимостью в стеклянном капилляре.