Теоретическое исследование, страница 80 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Агрегатные состояния вещества. Параграф 23. Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Вопросы - страница 80.

Условие.

Теоретическое исследование

Первый прибор для измерения температуры изобрёл итальянский учёный Галилео Галилей (1564–1642). Прибор был назван термоскопом. Он представлял собой открытую с одного конца стеклянную трубку. Другой её конец соединялся с полым шаром (рис. 56). Открытый конец трубки погружался в воду, которая могла подниматься или опускаться в трубке на некоторую высоту.

Если температура в комнате увеличивается, то уровень воды в трубке понижается. При охлаждении воздуха в комнате уровень воды в трубке повышается.

Объясните наблюдаемое явление.

Рис. 56

Решение.

Решение

Принцип действия термоскопа Галилея основан на физическом явлении теплового расширения и сжатия газов. В данном приборе таким газом является воздух, запертый в полом шаре и верхней части трубки.

Если температура в комнате увеличивается

При повышении температуры окружающего воздуха, воздух внутри шара и трубки также нагревается. Согласно физическим законам, при нагревании газы расширяются. Расширяющийся воздух увеличивает своё давление на поверхность воды в трубке. Это возросшее давление выталкивает воду из трубки обратно в сосуд, в результате чего уровень воды в трубке понижается.

При охлаждении воздуха в комнате

Когда температура в комнате понижается, воздух внутри шара и трубки охлаждается. При охлаждении газ сжимается, его объём и, следовательно, давление уменьшаются. Давление воздуха внутри термоскопа становится ниже атмосферного давления, которое действует на поверхность воды в открытом сосуде. За счёт этой разницы давлений внешнее атмосферное давление «заталкивает» воду из сосуда в трубку. Это происходит до тех пор, пока сумма давления воздуха внутри и гидростатического давления столба воды не уравновесит внешнее атмосферное давление. В результате уровень воды в трубке повышается.

Таким образом, прибор демонстрирует зависимость объёма газа от температуры: чем выше температура, тем больше объём воздуха и ниже уровень воды, и наоборот.

Ответ: Наблюдаемое явление объясняется тепловым расширением и сжатием воздуха, запертого в шаре и трубке термоскопа. При нагревании воздух расширяется, его давление увеличивается, и он вытесняет воду из трубки, понижая её уровень. При охлаждении воздух сжимается, его давление падает, и внешнее атмосферное давление заставляет воду подниматься в трубку, повышая её уровень.