Номер 131, страница 83, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Материалы для повторения при подготовке к экзамену. 5. Тепловые явления - номер 131, страница 83.

Условие.

131. Одну колбу с воздухом, соединённую с манометром, опустили в сосуд с холодной водой, а другую такую же колбу с воздухом — в сосуд с горячей водой (рис. 36). В каком из сосудов (А или В) находится горячая вода? Обоснуйте ваш ответ.

Рис. 36

Решение.

Решение

Для решения этой задачи необходимо понять, как температура газа влияет на его давление при постоянном объеме. Колбы герметичны и имеют одинаковый объем, поэтому процесс изменения температуры воздуха в них можно считать изохорным (происходящим при постоянном объеме).

Согласно закону Шарля, для данного количества газа в постоянном объеме его давление прямо пропорционально абсолютной температуре:

$P/T = \text{const}$

Это означает, что при нагревании газа его давление увеличивается, а при охлаждении — уменьшается.

Манометр показывает разницу между давлением газа в колбе и атмосферным давлением.

1. В сосуде A мы видим, что уровень жидкости в колене манометра, подключенном к колбе, выше, чем в колене, открытом в атмосферу. Это указывает на то, что давление воздуха в колбе A меньше атмосферного давления. Уменьшение давления происходит при охлаждении газа. Следовательно, колба A была помещена в холодную воду.

2. В сосуде B мы видим обратную картину: уровень жидкости в колене манометра, подключенном к колбе, ниже, чем в открытом колене. Это означает, что давление воздуха в колбе B стало больше атмосферного. Увеличение давления газа происходит при его нагревании. Следовательно, колба B была помещена в горячую воду.

Ответ: Горячая вода находится в сосуде B. Обоснование: при нагревании воздуха в герметичной колбе его давление возрастает. Манометр, подключенный к колбе B, показывает, что давление внутри нее превышает атмосферное (жидкость в левом колене вытеснена вниз), что соответствует нагреву. В колбе A давление, наоборот, ниже атмосферного, что соответствует охлаждению.