Решение: Сравнение температур по манометру
Колбу с газом соединили с U-образным жидкостным манометром (рис. 1). После того как колбу опустили в сосуд с водой, показания манометра изменились (рис. 2). Сравните температуру воды и температуру окружающей среды. Ответ поясните.
Решение по шагам
4 шагаНа рис. 1 уровни жидкости в коленах манометра одинаковы, поэтому давление газа в колбе равно атмосферному давлению.
$$p_1=p_{\text{атм}}$$На рис. 2 уровень жидкости в открытом колене выше, чем в колене, соединённом с колбой. Это означает, что давление газа стало больше атмосферного.
$$p_2>p_{\text{атм}}$$Объём газа в колбе практически не изменяется. Для постоянного объёма идеального газа давление прямо пропорционально абсолютной температуре.
$$\dfrac{p}{T}=\text{const}$$Так как после погружения колбы давление газа увеличилось, температура газа также увеличилась. Газ нагрелся от воды, следовательно, температура воды выше температуры окружающей среды.
$$T_{\text{воды}}>T_{\text{окр. среды}}$$Температура воды выше температуры окружающей среды: $T_{\text{воды}}>T_{\text{окр. среды}}$. После погружения колбы давление газа увеличилось, что видно по разности уровней жидкости в манометре. При постоянном объёме давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре, поэтому газ нагрелся от воды.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Неверно определяют, в каком колене манометра уровень жидкости выше.
Считают, что увеличение давления газа означает его охлаждение.
Не учитывают, что объём газа в колбе практически постоянен.
Сравнивают давление газа непосредственно с давлением воды, хотя манометр показывает разность давлений газа и атмосферы.