Номер 8, 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 8, страница 35.

Условие.

8. Ученик решил изготовить самодельный жидкостный термометр, используя в качестве жидкости подкрашенную воду. Изобразите примерный график зависимости высоты столбика термометра при повышении температуры от $0°C$ до $20°C$.

Решение.

Решение

Работа жидкостного термометра основана на принципе теплового расширения: при нагревании объем жидкости увеличивается, и ее уровень в трубке поднимается. Однако вода является исключением из этого правила и обладает свойством, известным как аномалия плотности.

При температуре около 4 °C вода имеет максимальную плотность, а значит, занимает минимальный объем при постоянной массе. Это приводит к следующему поведению столбика воды в самодельном термометре:

• В диапазоне температур от 0 °C до 4 °C при нагревании плотность воды увеличивается, а ее объем, наоборот, уменьшается. Поэтому высота столбика подкрашенной воды в трубке термометра будет опускаться.
• При дальнейшем нагревании, в диапазоне от 4 °C до 20 °C, вода ведет себя как большинство жидкостей: ее плотность уменьшается, а объем увеличивается. Следовательно, высота столбика воды будет подниматься.

Таким образом, график зависимости высоты столбика жидкости h от температуры T будет иметь U-образную форму. Минимальная высота столбика будет наблюдаться при температуре 4 °C. При нагревании от 0 °C до 4 °C уровень будет падать, а от 4 °C до 20 °C — расти. Причем, поскольку коэффициент теплового расширения воды растет с температурой, подъем уровня от 4 °C до 20 °C будет более значительным, чем его спад от 0 °C до 4 °C, и в итоге уровень при 20 °C окажется выше, чем при 0 °C.

Примерный график этой зависимости изображен ниже:

Ответ: График зависимости высоты столбика воды от температуры в диапазоне от 0 °C до 20 °C будет иметь U-образную форму с точкой минимума при 4 °C. При нагревании от 0 °C до 4 °C высота столбика будет уменьшаться, а при дальнейшем нагревании от 4 °C до 20 °C — увеличиваться. Такой термометр непрактичен, так как одному и тому же значению высоты столбика (кроме минимального) могут соответствовать два разных значения температуры (например, 2 °C и 6 °C).