Номер 7, страница 66 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

7*. Ртуть кипит при температуре $357^\circ C$, однако ртутные термометры применяют для измерения и более высоких температур. Почему это возможно?

Решение

Температура кипения любого вещества напрямую зависит от внешнего давления, оказываемого на его поверхность. Стандартная температура кипения ртути, равная $357 \,^{\circ}\text{C}$, наблюдается при нормальном атмосферном давлении (около $101.3$ кПа). Однако, если увеличить давление над поверхностью жидкости, ее температура кипения также возрастет. Это связано с тем, что молекулам жидкости потребуется сообщить большую кинетическую энергию, чтобы преодолеть возросшее внешнее давление и перейти в газообразное состояние.

Этот принцип используется в конструкции высокотемпературных ртутных термометров. В отличие от обычных термометров, где пространство над ртутью вакуумировано, в термометрах для высоких температур это пространство заполняют инертным газом (чаще всего азотом или аргоном) под значительным давлением.

Когда термометр нагревается, ртуть, расширяясь, поднимается по капиллярной трубке и сжимает находящийся над ней газ. Это приводит к еще большему увеличению давления на поверхность ртути. Из-за этого высокого давления температура кипения ртути становится значительно выше, чем $357 \,^{\circ}\text{C}$. Таким образом, ртуть остается в жидком агрегатном состоянии, и термометр может корректно измерять температуры, превышающие ее нормальную точку кипения. В зависимости от начального давления газа и прочности стеклянной колбы, такие термометры могут измерять температуры до $600 \,^{\circ}\text{C}$ и даже выше.

Ответ: Это возможно благодаря тому, что температура кипения жидкости повышается с увеличением давления. В высокотемпературных ртутных термометрах пространство над столбиком ртути заполняют инертным газом под высоким давлением. Это давление препятствует закипанию ртути при ее нормальной температуре кипения ($357 \,^{\circ}\text{C}$), что позволяет расширить рабочий диапазон термометра.