Решение: Жидкостные термометры
Статья к заданиюЖидкостные термометры
Жидкостные термометры
При нагревании жидкости её объем увеличивается (см. рисунок). Это явление можно использовать в жидкостных термометрах.
Для количественной характеристики объёма нагреваемой жидкости вводится коэффициент объёмного расширения β по формуле:
V = V₀ · [1 + β · (t − t₀)],
где V₀ – это объём при температуре t₀, а V – объём при температуре t. Коэффициент β численно равен относительному изменению объёма жидкости при изменении её температуры на 1 °С.
В таблице приведены свойства некоторых жидкостей, используемых в жидкостно-стеклянных термометрах.
| Жидкость | Коэффициент объёмного расширения β, 10⁻⁶ °C⁻¹ | Температура затвердевания t, °C | Температура кипения t, °C |
| Ртуть | 182 | −39 | 357 |
| Таллиевая амальгама | 182 | −60 | 1200 |
| Спирт этиловый | 1100 | −112 | 78 |
Используя материал «Жидкостные термометры», выберите все верные утверждения.
Решение по шагам
5 шаговУтверждение 1 неверно: температура затвердевания ртути равна $-39\ ^\circ\mathrm{C}$, поэтому при более низких температурах ртуть может замёрзнуть и термометр не будет работать.
Утверждение 2 неверно: коэффициент объёмного расширения имеет единицу измерения $^\circ\mathrm{C}^{-1}$, поэтому он не является безразмерной величиной.
Утверждение 3 неверно: действие жидкостного термометра основано на изменении объёма жидкости при нагревании, а не на её испарении.
Для спирта при нагревании от $0\ ^\circ\mathrm{C}$ до $70\ ^\circ\mathrm{C}$ относительное увеличение объёма равно:
$$\frac{\Delta V}{V_0}=\beta\Delta t=1100\cdot10^{-6}\cdot70=0{,}077=7{,}7\%$$Следовательно, утверждение 4 неверно: объём спирта увеличится на 7,7%, а не на 11%. При одинаковом изменении температуры объём ртути увеличивается меньше, поскольку её коэффициент расширения $182\cdot10^{-6}\ ^\circ\mathrm{C}^{-1}$ меньше коэффициента спирта $1100\cdot10^{-6}\ ^\circ\mathrm{C}^{-1}$.
Верные утверждения: 4 и 5.
Где здесь ошибаются
Считать коэффициент объёмного расширения безразмерной величиной.
Путать расширение жидкости при нагревании с её испарением.
Неверно вычислять относительное увеличение объёма спирта.