Режим тренировки Edu
Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.Данное задание состоит из 2 не связанных между собой задач.
Задача 1.1
В вашем распоряжении имеется переменный резистор (его сопротивление
где
Предложите электрическую схему, позволяющую измерять температуру так, чтобы показания вольтметра в милливольтах равнялись температуре терморезистора в градусах Цельсия. Укажите численные значения сопротивления переменного резистора
Задача 1.2
Для измерения плотности жидкости используется простой прибор, который называется ареометром.
В данной задаче рассматривается ареометр, состоящий из сферического баллона, объем которого равен
1.2.1 Ареометр аккуратно вертикально помещают в горячую воду. Ареометр приходит в состояние равновесия, при этом баллон оказывается полностью погруженным в воду, а над поверхностью воды стержень выступает на высоту
Подумай, как изменится объём воздуха в трубке при остывании воды и куда пойдёт вода из бассейна относительно трубки. Как это повлияет на объём погружённой части ареометра и на силу Архимеда — будет ли он всплывать или опускаться?
Учти, что изменение объёма воздуха при малом изменении температуры описывается законом теплового расширения в виде ΔV = V α Δt для воздуха; изменение объёма остальных частей ареометра пренебрежимо мало. Силу Архимеда удерживает постоянный объём вытесненной жидкости, значит при изменении объёма воздуха требуется изменить глубину погружения, чтобы компенсировать это.
- Нарисуй поперечное сечение трубки и стержня и запиши изменение объёма воздуха в трубке при изменении температуры: ΔV_air = (площадь внутреннего сечения трубки)·l·α_2·Δt.
- Запиши изменение объёма вытесненной жидкости, связанное с изменением высоты выступающего стержня: ΔV_displaced = (площадь поперечного сечения стержня)·Δh.
- Положи условие неизменности вытесненного объёма (чтобы сила Архимеда оставалась прежней): изменение объёма воздуха должно быть компенсировано изменением вытесненного объёма, и составь уравнение ΔV_air = ΔV_displaced.
- Вырази из полученной системы величину Δh и затем запиши отношение Δh/Δt.
1.2.1 В трубке останется воздух. При уменьшении температуры воздух начнет сжиматься, а вода частично заходить в трубку. При этом будет уменьшаться сила Архимеда, Следовательно, ареометр начнет опускаться.
Изменение объема воздуха описывается формулой (2), на основании которой можно записать
Чтобы сила Архимеда осталось прежней, ареометр должен погрузиться на такую глубину, чтобы объем его погруженной части остался неизменным. Из этого условия следует
Приравнивая эти выражение, получим
Отметим, что в этом случае можно пренебречь тепловым расширением воды.
1.2.2 Ареометр достают из воды, плотно закрывают нижний конец трубки и опять погружают в горячую воду. Что будет происходить с ареометром (всплывать, или погружаться) при остывании воды в этом случае? Найдите изменение высоты стержня над уровнем воды
Подсказка. При изменении температуры изменение объемов тел подчиняется формуле
*Где
1.2.2 При закрытой трубке основной причиной изменения глубины погружения будет изменение плотности воды. Так как при остывании ее плотность будет увеличиваться, то ареометр начнет всплывать.
Изменение плотности воды можно выразить через коэффициент объемного расширения. Возьмем порцию воды некоторой постоянной массы. Так как масса при нагревании не изменяется, то можно записать
Здесь
Раскрывая скобки и пренебрегая малой величиной
Знак минус указывает, что при увеличении объема плотность уменьшается и наоборот.
Так как масса ареометра не изменяется, то остается неизменной сила Архимеда, следовательно,
Уравнение совпадает уравнением (4), но смысл его другой:
- изменение объема погруженной части (знак минус указывает, что при увеличении
объем погруженной части уменьшается).
Из уравнения (6) следует
Подставляя выражения 95) и (7) получим
Похожие задачи
Разминка
У
Р
Б
П
≈1/5
Т1
Неоднородная разминка
Задание состоит из 3 не связанных между собой задач.
Развитие технологий (в том числе нанотехнологий) привело к созданию материалов с необычными …
Оцените!
У
Р
Б
П
≈1/5
Т3
Задача 9-3
- Молодой талантливый физик Федя решил самостоятельно изготовить термометр. Тонкую стеклянную трубку вставил в небольшой сосуд, залил в него …
Теплоотдача
В данном задании рассматриваются процессы установления теплового равновесия в различных системах. Для решения задачи Вам понадобятся следующие (почти …
У Р Б П ≈1/5 Т1
Подобие
Задание состоит из 3 независимых задач.
У Р Б П ≈1/5