Задание №12 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

#44488Задание №12ФИПИ

Масса. Плотность веществаБроуновское движение, диффузияТепловое расширение и сжатие

Нагретый шарик застрял в металлическом кольце, а после остывания проскользнул сквозь кольцо (см. рисунок). Как в процессе остывания шарика изменились его плотность и средняя кинетическая энергия движения частиц вещества, из которого сделан шарик?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1)	увеличилась
2)	уменьшилась
3)	не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения задачи проанализируем физические процессы, происходящие при остывании металлического шарика.

1. Изменение плотности шарика:
При остывании (уменьшении температуры) твёрдые тела испытывают тепловое сжатие. Это означает, что объём шарика $V$ уменьшается. Масса шарика $m$ при этом остаётся неизменной, так как количество вещества не меняется. Плотность вещества $\rho$ определяется формулой:
$\rho = \frac{m}{V}$
Так как масса $m$ постоянна, а объём $V$ уменьшается, то плотность $\rho$ увеличивается. Следовательно, для первой величины выбираем цифру 1.

2. Изменение средней кинетической энергии теплового движения частиц:
Температура тела является мерой средней кинетической энергии теплового движения его частиц (атомов или молекул). Согласно положениям молекулярно-кинетической теории, средняя кинетическая энергия $E_{кин}$ прямо пропорциональна абсолютной температуре $T$ :
$E_{кин} \sim T$
По условию задачи шарик остывает, то есть его температура понижается. Следовательно, средняя кинетическая энергия движения частиц вещества уменьшается. Для второй величины выбираем цифру 2.

Таким образом, при остывании плотность шарика увеличивается, а средняя кинетическая энергия частиц уменьшается.

Ответ: 12

Источник: ФИПИ