Решение: Сравнение расширения жидкостей
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 приведённый материал о жидкостных термометрах и коэффициенте объёмного расширения, сравните воду и спирт.
Решение по шагам
3 шагаКоэффициент объёмного расширения $\beta$ показывает относительное изменение объёма жидкости при изменении температуры на $1\ ^\circ\mathrm{C}$.
$$\beta = \frac{\Delta V}{V_0 \Delta t}$$Для воды коэффициент объёмного расширения значительно меньше, чем для этилового спирта: у воды он составляет примерно $200 \cdot 10^{-6}\ ^\circ\mathrm{C}^{-1}$, а у спирта — $1100 \cdot 10^{-6}\ ^\circ\mathrm{C}^{-1}$.
При одинаковом изменении температуры спирт изменяет свой объём сильнее, так как его коэффициент объёмного расширения больше.
Больший коэффициент теплового объёмного расширения имеет спирт. Его коэффициент значительно больше коэффициента расширения воды, поэтому при одинаковом повышении температуры спирт увеличивает свой объём сильнее.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что больший коэффициент имеет вода из-за её большей плотности.
Сравнивать температуры кипения вместо коэффициентов объёмного расширения.
Не объяснять связь коэффициента с относительным изменением объёма.