Номер 1, страница 18 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

1. 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?

Постройте график зависимости показаний термометра t от времени т. Интервал времени возьмите равным 30 с.

После того как термометр, измеривший температуру воздуха на улице, вносят в комнату, его показания начинают изменяться. Это происходит из-за процесса теплообмена между термометром и воздухом в комнате. Направление изменения температуры зависит от соотношения температур на улице и в помещении:

• Если на улице холоднее, чем в комнате, то термометр будет нагреваться, и его показания будут расти.
• Если на улице теплее, чем в комнате, то термометр будет остывать, и его показания будут падать.

Сказать, чему равна температура воздуха в комнате, можно в тот момент, когда показания термометра перестанут изменяться и установятся на некотором постоянном значении. Это означает, что термометр достиг теплового равновесия с окружающей средой (воздухом в комнате), и его температура стала равна температуре воздуха.

Для построения графика зависимости показаний термометра от времени необходимо провести серию измерений.

Дано:

Проведем мысленный эксперимент и возьмем следующие примерные условия:

• Температура воздуха в тени на улице: $t_{улицы} = 5^\circ C$.
• Температура воздуха в комнате: $t_{комнаты} = 23^\circ C$.
• Интервал времени между измерениями: $\Delta \tau = 30 \text{ с}$.

(Перевод в систему СИ не требуется, так как измерения и результат предполагаются в градусах Цельсия, а время — в секундах).

Найти:

Построить график зависимости показаний термометра $t$ от времени $\tau$.

Решение:

При переносе термометра из холодной среды в теплую он начнет нагреваться. Скорость нагрева будет наибольшей в начальный момент времени, так как разница температур между термометром и воздухом в комнате максимальна. По мере нагревания термометра эта разница будет уменьшаться, а скорость изменения температуры — замедляться. Процесс закончится, когда температура термометра сравняется с температурой комнаты.

Запишем предполагаемые результаты измерений в таблицу, фиксируя показания термометра каждые 30 секунд.

Для построения графика по оси абсцисс (горизонтальной) откладываем время $\tau$ в секундах, а по оси ординат (вертикальной) — температуру $t$ в градусах Цельсия. Соединив точки из таблицы плавной линией, получим график зависимости $t(\tau)$.

График будет представлять собой кривую, которая начинается в точке $(0; 5)$, круто идет вверх и постепенно становится все более пологой, приближаясь к горизонтальной прямой (асимптоте) $t = 23^\circ C$. Это отражает замедление процесса нагрева по мере приближения к тепловому равновесию.

Ответ:

При внесении термометра с улицы в комнату его показания будут изменяться (увеличиваться или уменьшаться) до тех пор, пока не достигнут значения температуры воздуха в комнате. Температуру в комнате можно определить по установившимся показаниям термометра. График зависимости показаний термометра от времени — это плавная кривая. Для случая нагревания термометра (с $5^\circ C$ до $23^\circ C$) график представляет собой возрастающую кривую, которая асимптотически приближается к значению комнатной температуры. В случае остывания термометра график будет представлять собой убывающую кривую.