§ 4. Розширення газів

Що станеться з трохи наповненою повітрям кулькою, якщо її покласти на гарячу батарею водяного опалення? Що станеться зі щільно закритою пластиковою пляшкою, якщо її залишити під прямим сонячним промінням? Чому на балонах (флаконах), які містять парфуми або інші хімічні речовини, написано «Не нагрівати вище від 50 ^cCf»?

Дослід 1. Скляну пробірку закриємо корком, через який проходить тоненька трубка (мал. 20). Крапелька підфарбованої мильної води дає змогу нам побачити, скільки повітря міститься в пробірці, бо ми знаємо, що повітря невидиме. Коли ми нагріємо руками пробірку, то побачимо, що крапелька води піднялася по трубці вгору. Об’єм повітря збільшився.

Дослід 2. Пробірку, закриту корком з тоненькою трубкою, розміщуємо так, щоб повітря було закрите водяною «пробкою» (мал. 21, а). Додамо у воду льоду (мал. 21, б). Вода по трубці буде переходити у пробірку. Об’єм повітря в пробірці буде зменшуватись.

Дослід 3. Три пробірки, закриті корками зі вставленими в них тонкими трубками з підфарбованими мильними водяними «пробками» (мал. 22), занурюємо в посудини з водою, температура якої 20 °С, ЗО ^cC і 40 °С. У результаті досліду встановлюємо, що повітря розширюється більше за вищої температури.

Дослід 4. Помістимо посудини різного об’єму (мал. 23), закриті корками зі вставленими в них тоненькими трубками з водяними «пробками», у посудину з водою, температура якої ЗО ^tC. Газ, який міститься в посудині з більшим об’ємом, розшириться більше, ніж газ у меншій посудині.

На відміну від твердих тіл і рідин, усі гази розширюються однаково. Це підтверджують результати експериментальних досліджень, поданих у таблиці.

Розширення 1000 см^а тіла при зміні температури від 0 до 50 ^cC.

Балони з газом, флакони з аерозолями (парфумами, отруйними речовинами) (мал. 24) не слід тримати під прямими сонячними променями, тому що гази, які в них містяться, можуть розширитися так, що спричинять вибух.

Щоб скороварка під час приготування їжі не вибухнула, у її кришку вмонтовано спеціальний клапан (мал. 25), через який може виходити водяна пара під час її розширення. Улітку і взимку водії автомобілів накачують шини автомобілів по-різному. Це також пов’язано з розширенням і стисненням газів.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1.    Від чого залежить розширення газів?

2.    Чим відрізняється одне від одного розширення різних газів?

3.    Чому потрібно враховувати розширення газів?

ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ

Розв’язуємо разом

1.    Чому решітку газової плити, на яку ставлять посуд для приготування їжі (мал. 26), звужують біля газових пальників?

Відповідь: тому, щоб урахувати розширення решітки під час горіння газу в пальнику.

2.    Чи можна медичним термометром вимірювати температуру киплячої води, температуру води з льодом?

Відповідь: ні, тому що межі вимірювання температури медичним термо-

3. На терезах зрівноважили відкриту колбу. Чи порушиться рівновага терезів, якщо колбу нагріти за допомогою будь-якого нагрівана?

Відповідь: порушиться, тому що частина повітря вийде з колби й маса його зменшиться.

Рівень А

1.    Поясніть, чому лопається склянка, коли в неї наливають окріп? Чому перед тим, як налити в склянку кип’яток, у неї ставлять металеву ложку?

2.    Металевий термометр (див. мал. 15, с. 11) містить біметалеву пластинку, один кінець якої закріплено на корпусі, а на другому знаходиться стрілка. Чи можете ви пояснити його дію? З яких металів складається пластинка? Який з металів розширюється більше?

3.    У новорічних гірляндах використовують блимаючі лампи, які містять у собі біметалеву пластинку. Поясніть, чому' блимає лампа.

4.    Для спорудження печей використовують глиняний розчин, а не цементний. Поясніть чому.

5.    Чи однакова густина холодної і нагрітої, майже до кипіння, води? Чому?

6.    Що може статися з діжкою, ущерть наповненою водою і щільно закритою, якщо її залишити на морозі?

7.    Якщо бляшану банку нагріти й щільно закрити корком, то, охолоджуючись, вона сплющується. Чому?

Рівень Б

8.    Для чого кришку і дно консервних банок роблять гофрованими -штампують концентричними кільцями (колами)?

9. У результаті експерименту отримали дані й заповнили таблицю:

Який з металів найбільше розширився?

Яка буде довжина мідного стержня за температури 200 ^cC?

На скільки видовжиться алюмінієвий стержень завдовжки 2 м, якщо його нагріють від 0 до 100 ^lC?

10.    Виріжте з паперу, з якого виготовляють пакети для зберігання соків, молока тощо, стрічку і покладіть на сонце або на батарею водяного опалення. Що ви будете спостерігати? Чому стрічка буде вигинатися?

11.    Для чого на градуйованих посудинах (мензурках, вимірювальних циліндрах) написано 20 ^lC?

12.    Чому посудини із соком, лимонадом, мінеральною водою та іншими рідинами наповнюють не вщерть?

13.    Чому трубку термометра, по якій піднімається або опускається ртуть чи спирт, роблять тонкою?

14.    Для чого в системі водяного опалення і в системі водяного охолодження двигуна автомобіля використовують розширювальні баки?

15.    За допомогою точних інструментів виміряли об’єм, який займає 1 кг води за температури від 0 до 8 ^rC.

Як змінюється об’єм води від 0 до 4 ^cC? Від 4 до 8 ^tC? Чому говорять про особливості теплового розширення води?

Це матеріал з підручника фізика 8 клас Сиротюк