Страница 8 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

ЗАДАНИЕ

• Измерьте температуру воздуха в тени на улице. Внесите термометр в комнату. Как меняется его показание? В какой момент вы можете сказать, чему равна температура воздуха в комнате?

Решение

Этот эксперимент демонстрирует принцип измерения температуры и понятие теплового равновесия.

1. Когда термометр находится на улице в тени, он вступает в теплообмен с окружающим воздухом. Спустя некоторое время их температуры выравниваются, и термометр показывает температуру уличного воздуха. Это состояние называется тепловым равновесием.

2. После того как термометр вносят в комнату, где температура воздуха, как правило, отличается от уличной, тепловое равновесие нарушается. Начинается новый процесс теплообмена между термометром и воздухом в комнате.

• Если в комнате теплее, чем на улице, то воздух в комнате будет отдавать тепло более холодному термометру. Внутренняя энергия рабочего вещества в термометре (спирта или ртути) будет увеличиваться, оно будет расширяться, и показания на шкале термометра начнут расти.
• Если в комнате холоднее, чем на улице, то, наоборот, более теплый термометр будет отдавать тепло воздуху в комнате. Его показания начнут падать.

Таким образом, показания термометра будут меняться (расти или падать) до тех пор, пока его температура не станет равной температуре воздуха в комнате.

3. Сказать, чему равна температура воздуха в комнате, можно в тот момент, когда показания термометра перестанут изменяться и зафиксируются на определенном значении. Это означает, что термометр снова достиг состояния теплового равновесия, но уже с воздухом в комнате. Установившееся показание термометра и будет являться температурой комнатного воздуха.

Ответ: После внесения термометра в комнату его показания будут изменяться (расти, если в комнате теплее, или падать, если холоднее) до тех пор, пока не установятся. Сказать, чему равна температура воздуха в комнате, можно в тот момент, когда показания термометра перестанут меняться. Это будет означать, что термометр достиг теплового равновесия с комнатным воздухом.

Постройте график зависимости температуры $\text{t}$ воздуха от времени $\tau$. Интервал времени возьмите равным $30$ с.

Дано:

Интервал времени между измерениями $ \Delta\tau = 30 \text{ с} $.

Найти:

График зависимости температуры воздуха $ t $ от времени $ \tau $, то есть $ t(\tau) $.

Решение:

Для построения графика зависимости температуры воздуха от времени необходимо провести измерения. Так как в условии задачи не приведены результаты измерений, мы воспользуемся гипотетическими данными, которые могли бы быть получены в ходе простого эксперимента, например, при наблюдении за изменением температуры в комнате.

Предположим, мы измеряли температуру воздуха в комнате с помощью термометра. Измерения проводились каждые 30 секунд в течение 3 минут (180 секунд). Полученные данные занесены в таблицу:

Для построения графика по этим данным выполним следующие шаги:

1. Начертим две перпендикулярные оси. Горизонтальную ось (ось абсцисс) назовем осью времени $ \tau $ и укажем единицы измерения — секунды (с). Вертикальную ось (ось ординат) назовем осью температуры $ t $ и укажем единицы измерения — градусы Цельсия (°C).
2. Выберем масштабы для осей. Для оси времени удобно взять масштаб, где одно деление соответствует 30 с. Для оси температуры, так как все значения лежат в небольшом диапазоне от 20.0 до 21.7 °C, можно выбрать начальное значение не от нуля, например, от 19.5 °C, и взять масштаб, где одно деление соответствует 0.5 °C.
3. Нанесем на координатную плоскость точки, координаты которых соответствуют парам значений (время, температура) из нашей таблицы. Например, первая точка имеет координаты (0; 20.0), вторая — (30; 20.5) и так далее.
4. Соединим полученные точки плавной линией.

В результате получаем следующий график:

Ответ:

График зависимости температуры от времени построен на основе гипотетических экспериментальных данных. Процесс построения включает в себя измерение температуры через заданные интервалы времени (30 с), выбор масштаба осей, нанесение точек на координатную плоскость и их соединение линией. Пример такого графика, соответствующего условию задачи, представлен на рисунке выше.