Номер 68, страница 10 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Решение

Разница в показаниях двух термометров объясняется физическими закономерностями теплопередачи в жидкостях, а именно явлением конвекции и тем, что для установления теплового равновесия требуется время.

1. Теплопередача от нагревателя. Кипятильник, погруженный в воду, является источником тепла. Он в первую очередь нагревает слои воды, которые находятся в непосредственной близости к нему.

2. Явление конвекции. Вода, как и большинство жидкостей, при нагревании расширяется. Ее плотность уменьшается. Согласно закону Архимеда, менее плотная нагретая вода начинает подниматься вверх, вытесняемая более холодной и плотной водой из верхних слоев, которая, в свою очередь, опускается вниз к нагревателю. Этот процесс циркуляции жидкости называется конвекцией. Таким образом, в сосуде возникают конвекционные потоки, которые постепенно переносят тепло по всему объему воды.

3. Расположение термометров. На рисунке видно, что термометр 2 расположен ближе к нагревательному элементу, в нижней части сосуда. Он измеряет температуру восходящего потока горячей воды, поэтому его показания выше ($t_2 = 50^\circ\text{C}$). Термометр 1 находится дальше от кипятильника, в верхней части сосуда. До этой области тепло доходит позже за счет конвекционных потоков, смешиваясь с более холодной водой. Поэтому в данный момент времени температура здесь ниже ($t_1 = 30^\circ\text{C}$).

Таким образом, разница в показаниях объясняется тем, что процесс нагревания еще не завершился, и тепло не успело равномерно распределиться по всему объему жидкости. Температура в разных точках сосуда различна из-за наличия конвекционных потоков.

Ответ: Разница в показаниях термометров объясняется явлением конвекции. Нагреватель создает восходящие потоки горячей воды. Термометр 2, находящийся ближе к источнику тепла, показывает более высокую температуру, так как измеряет температуру в горячем потоке. Термометр 1, расположенный дальше, находится в более холодной области, куда тепло еще не успело полностью передаться, поэтому его показания ниже. Это свидетельствует о неравномерном распределении температуры в жидкости в процессе ее нагревания.