Домашнее задание, страница 45 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

Домашнее задание

1. Используя пластиковую бутылку и соломинку для сока, проведите дома опыт по тепловому расширению воздуха и воды. Результаты опыта опишите в тетради.

2. Возьмите 5-копеечную монету, 2 гвоздя, доску, свечу и пинцет. Гвозди вбейте в доску (рис. 69) так, чтобы монета еле проходила между ними. Держа монету пинцетом, нагрейте ее на пламени свечи. Проходит ли нагретая монета между гвоздями? Объясните результат опыта.

1. Используя пластиковую бутылку и соломинку для сока, проведите дома опыт по тепловому расширению воздуха и воды. Результаты опыта опишите в тетради.

Данные опыты демонстрируют, что вещества в газообразном (воздух) и жидком (вода) состояниях расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении.

Опыт по тепловому расширению воздуха:

1. Возьмите пустую пластиковую бутылку. Вставьте в её горлышко соломинку для напитков и загерметизируйте соединение с помощью пластилина.

2. Капните внутрь соломинки каплю подкрашенной воды так, чтобы она образовала "пробку".

3. Согрейте бутылку, обхватив её ладонями или поместив в миску с тёплой водой.

4. Наблюдение: Воздух внутри бутылки начнёт нагреваться и расширяться. Увеличиваясь в объёме, он будет выталкивать водяную каплю вверх по соломинке.

5. Охладите бутылку, поставив её в миску с холодной водой.

6. Наблюдение: Воздух внутри бутылки остынет и сожмётся. Его объём уменьшится, и атмосферное давление заставит водяную каплю опуститься вниз по соломинке.

Опыт по тепловому расширению воды:

1. Наполните ту же бутылку с соломинкой подкрашенной водой доверху, чтобы вода поднялась на некоторый уровень внутри соломинки.

2. Отметьте фломастером начальный уровень воды в соломинке.

3. Поместите бутылку в миску с горячей водой.

4. Наблюдение: Вода в бутылке при нагревании будет расширяться, её объём увеличится, и уровень в соломинке поднимется выше начальной отметки.

5. Переставьте бутылку в миску с холодной водой.

6. Наблюдение: Вода при охлаждении сожмётся, её объём уменьшится, и уровень в соломинке опустится ниже начальной отметки.

Ответ: Проведенные опыты демонстрируют явление теплового расширения: при нагревании объём воздуха и воды увеличивается, а при охлаждении — уменьшается.

2. Возьмите 5-копеечную монету, 2 гвоздя, доску, свечу и пинцет. Гвозди вбейте в доску (рис. 69) так, чтобы монета еле проходила между ними. Держа монету пинцетом, нагрейте ее на пламени свечи. Проходит ли нагретая монета между гвоздями? Объясните результат опыта.

Решение:

Изначально монета при комнатной температуре проходит сквозь зазор между гвоздями. Это означает, что её диаметр немного меньше, чем расстояние между гвоздями.

При нагревании монеты в пламени свечи её внутренняя энергия увеличивается. Атомы, из которых состоит металл монеты, начинают колебаться с большей скоростью и амплитудой. В результате среднее расстояние между атомами увеличивается, что приводит к увеличению всех линейных размеров тела. Это явление называется тепловым расширением твёрдых тел.

Увеличение диаметра монеты $ \Delta D $ зависит от её начального диаметра $ D_0 $, коэффициента линейного теплового расширения материала монеты $ \alpha $ и изменения температуры $ \Delta T $. Это можно выразить формулой: $ \Delta D = D_0 \alpha \Delta T $.

Поскольку диаметр монеты после нагрева стал больше, она больше не сможет пройти через зазор между гвоздями, который был рассчитан на её первоначальный, "холодный" размер. Если дать монете остыть, она вернётся к своим первоначальным размерам и снова сможет пройти между гвоздями.

Ответ: Нагретая монета не пройдёт между гвоздями. Причина этого — тепловое расширение твёрдых тел. При нагревании размеры монеты, включая её диаметр, увеличиваются, и она перестаёт помещаться в зазор, через который проходила в холодном состоянии.