Практические задания, страница 14 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

Самостоятельно изучите устройство и принцип работы термоскопа Галилея. Составьте презентацию по теме "Термоскоп Галилея".

Термоскоп, изобретенный Галилео Галилеем в конце XVI – начале XVII века, является одним из первых приборов для измерения изменений температуры. Хотя он не имел точной шкалы и был скорее индикатором, его современная версия, известная как термометр Галилея, является и функциональным измерительным прибором, и популярным сувениром. Ниже представлено подробное описание его устройства и принципа действия, которое можно использовать для создания презентации.

Устройство термоскопа Галилея

Современный термоскоп Галилея представляет собой герметично запаянный стеклянный цилиндр, который наполнен прозрачной жидкостью. В качестве жидкости обычно используется вода, этанол или другой состав, плотность которого значительно зависит от температуры. Внутри цилиндра находятся несколько стеклянных поплавков в форме шариков или других фигур. Эти поплавки также герметичны. Часто для красоты внутрь поплавков помещают подкрашенную жидкость разных цветов. К каждому поплавку прикреплена маленькая металлическая бирка, на которой выгравировано значение температуры (например, 18°C, 20°C, 22°C и т.д.). Ключевая особенность конструкции заключается в том, что каждый поплавок имеет строго определенную массу и, как следствие, среднюю плотность. Плотности поплавков немного отличаются друг от друга и откалиброваны с высокой точностью, чтобы соответствовать определенным значениям температуры.

Ответ: Термоскоп Галилея — это запаянный стеклянный сосуд с жидкостью, в которой плавают стеклянные поплавки различной, но строго определенной плотности, снабженные бирками с указанием температуры.

Принцип работы термоскопа Галилея

Принцип действия прибора основан на двух физических явлениях: зависимости плотности жидкости от температуры и законе плавучести тел (законе Архимеда).

1. Плотность и температура. Плотность, обозначаемая греческой буквой $\rho$ (ро), вычисляется по формуле $\rho = m/V$, где $m$ — масса, а $V$ — объем. У большинства жидкостей при повышении температуры их объем увеличивается (жидкость расширяется), а масса остается неизменной. Следовательно, плотность жидкости уменьшается. При понижении температуры происходит обратный процесс: жидкость сжимается, ее объем уменьшается, а плотность — увеличивается.

2. Закон Архимеда. На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Поведение тела зависит от соотношения его средней плотности ($\rho_{тела}$) и плотности жидкости ($\rho_{жидкости}$):

• Если $\rho_{тела} > \rho_{жидкости}$, тело тонет.
• Если $\rho_{тела} < \rho_{жидкости}$, тело всплывает.
• Если $\rho_{тела} = \rho_{жидкости}$, тело плавает в толще жидкости.

В термоскопе Галилея плотность каждого поплавка постоянна, а плотность жидкости в цилиндре изменяется вместе с температурой окружающей среды. Когда температура в комнате повышается, плотность жидкости в цилиндре уменьшается. Как только плотность жидкости становится меньше плотности одного из поплавков, этот поплавок опускается на дно. Когда температура в комнате понижается, плотность жидкости увеличивается. Если плотность жидкости становится больше плотности поплавка, лежащего на дне, он всплывает. Таким образом, положение поплавков напрямую зависит от температуры. Текущую температуру принято определять по значению на бирке самого нижнего из поплавков, которые находятся в верхней части цилиндра. Если все поплавки всплыли, значит температура ниже минимального значения на шкале термоскопа. Если все утонули — выше максимального.

Ответ: Работа термоскопа основана на изменении плотности жидкости при изменении температуры, что заставляет поплавки с фиксированной плотностью тонуть или всплывать в соответствии с законом Архимеда; температура определяется по самому нижнему из всплывших поплавков.