Номер 4, страница 34, 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 4, страница 34.

Условие.

Первый уровень

4. Какое вещество при нагревании расширяется сильнее — жидкость в баллоне жидкостного термометра или стекло, из которого изготовлены стенка баллона и трубка? Обоснуйте свой ответ.

Решение.

Решение

Принцип работы жидкостного термометра основан на явлении теплового расширения. При повышении температуры и жидкость (например, спирт или ртуть), и стекло, из которого сделан корпус термометра, расширяются. Однако, чтобы мы могли наблюдать подъем столбика жидкости в капиллярной трубке, расширение жидкости должно быть более значительным, чем расширение стеклянной колбы и самой трубки.

Способность вещества расширяться при нагревании характеризуется коэффициентом теплового расширения. Коэффициент объемного расширения жидкостей, используемых в термометрах, на порядок больше, чем у стекла. Например, коэффициент объемного расширения ртути ($\beta_{рт}$) составляет примерно $1,8 \times 10^{-4} \text{ К}^{-1}$, а у обычного стекла ($\beta_{ст}$) он около $2,7 \times 10^{-5} \text{ К}^{-1}$.

Изменение объема тела при нагревании можно рассчитать по формуле: $\Delta V = \beta \cdot V_0 \cdot \Delta T$, где $V_0$ — начальный объем, $\beta$ — коэффициент объемного расширения, а $\Delta T$ — изменение температуры.

Поскольку $\beta_{жидкости} > \beta_{стекла}$, при одинаковом изменении температуры объем жидкости увеличится сильнее, чем внутренний объем стеклянного резервуара. Этот «избыточный» объем жидкости и вытесняется в узкую трубку, заставляя столбик подниматься. Если бы стекло расширялось так же или сильнее, чем жидкость, то при нагревании уровень жидкости в трубке оставался бы на месте или даже опускался.

Ответ: При нагревании жидкость в баллоне жидкостного термометра расширяется сильнее, чем стекло, из которого изготовлены стенка баллона и трубка.