Контрольні запитання
1. Наведіть приклади на підтвердження того, що тверді тіла, рідини й гази розширюються під час нагрівання.
Тверді тіла розширюються, наприклад, металева кулька після нагрівання не проходить через кільце, яке проходить у холодному стані. Рідини розширюються: вода в колбі під час нагрівання піднімається в трубці. Гази розширюються: повітря в закоркованій колбі, поміщеній у гарячу воду, виштовхує воду з трубки.
2. Опишіть досліди, які демонструють теплове розширення газів, рідин, твердих тіл.
Для газів: щільно закорковану колбу з повітрям і водою в трубці поміщають у гарячу воду; повітря розширюється, виштовхуючи воду в трубку.
Для рідин: колбу наповнюють підфарбованою водою, закорковують з трубкою, нагрівають у гарячій воді; спочатку трубка розширюється, рівень падає, потім вода розширюється, рівень піднімається.
Для твердих тіл: металеву кульку нагрівають над спиртівкою, вона не проходить через кільце; після охолодження проходить.
3. У чому причина збільшення об’єму тіл під час нагрівання?
Зі збільшенням температури зростає кінетична енергія частинок речовини, середня відстань між ними збільшується, тому об’єм тіла зростає.
4. Які особливості теплового розширення води?
Вода від 0 °C до 4 °C (точно 3,98 °C) при охолодженні стискається, як більшість речовин, але від 4 °C до 0 °C розширюється; при замерзанні густина зменшується, лід плаває на поверхні.
5. Наведіть приклади застосування теплового розширення в техніці, побуті.
У техніці: біметалеві пластинки для автоматичного вимикання чайників, розширювальні петлі в трубах опалення, зазори в мостах і рейках. У побуті: теплове розширення повітря для прогріву квартири чи охолодження в холодильнику.
Вправа 11
1. Виберіть усі правильні закінчення речення. Коли тіло охолоджується, то зменшується:
а) швидкість руху його частинок;
б) відстань між його частинками.
2. Як зміниться об’єм повітряної кульки, якщо її перенести з холодного приміщення в тепле? Поясніть свою відповідь.
Об’єм повітряної кульки збільшиться, бо при нагріванні повітря розширюється.
3. Згадайте дослід із мідною кулькою, яка в результаті нагрівання застрягає в кільці (див. рис. 11.2). Як змінюються внаслідок нагрівання об’єм, маса, густина кульки; середня швидкість руху частинок кульки?
Об’єм — збільшується.
Маса — не змінюється.
Густина — зменшується, бо об’єм збільшився, а маса стала та сама.
Середня швидкість руху частинок — збільшується.
4. Уявіть, що термометр для вимірювання температури на вулиці замість спирту заповнили водою. Чи буде такий термометр зручним?
Такий термометр незручний, тому що вода замерзає при 0°C, а також випаровується й забруднює стінки.
5. Чому на точних вимірювальних приладах зазначають температуру?
Тому що розміри деталей приладів змінюються при зміні температури через теплове розширення. Це може впливати на точність вимірювання.
6. Якщо в холодну скляну банку налити окріп (або навпаки — налити холодну воду в гарячу банку), банка може тріснути. Поясніть це з погляду теплового розширення тіл.
Скло різко розширюється чи стискається від перепаду температур, від цього в ньому виникають напруження і воно може тріснути.
7. Металева кулька падає на підлогу з деякої висоти. Які перетворення механічної енергії відбуваються під час падіння кульки? Куди «зникає» механічна енергія кульки після удару об підлогу?
Під час падіння потенціальна енергія перетворюється на кінетичну. Після удару об підлогу механічна енергія переходить у внутрішню енергію кульки і підлоги (частково в звук і тепло).