Тест на тему Температура

Ниже представлен тест по физике на тему "Температура" для 8 класса. Тип вопросов — открытые. В конце — образец ответов.

1. Вопрос 1 Что такое температура? Объясните связь между температурой и движением частиц: средней кинетической энергией молекул. Почему при одинаковой температуре в разных веществах молекулы могут двигаться с разной средней скоростью или иметь разную внутреннюю энергию?

2. Вопрос 2 Опишите принцип работы термометра на основе расширения жидкости в стеклянной трубке. Почему жидкость поднимается при нагревании и опускается при охлаждении? Что означает градуировка шкалы и как переводить температуру между шкалами Цельсия и Кельвина?

3. Вопрос 3 Назовите три способа передачи тепла и приведите бытовые примеры для каждого. Объясните, как направление теплопередачи зависит от температур: тепло идет от тела с большей температуры к телу с меньшей.

4. Вопрос 4 Даны два тела массой 1 кг: вода и алюминий. Одно и то же количество тепла Q = 1000 Дж подводится к каждому из них. Чему изменится их температура? Используйте теплоёмкости воды c = 4186 Дж/(кг·K) и алюминия c = 900 Дж/(кг·K). Выполните расчёт и сравните результаты.

5. Вопрос 5 Опишите аномалию воды: плотность воды достигает максимума при примерно 4°C. Объясните, как изменение плотности с температурой влияет на поведение водоёмов зимой и почему это важно для жизни в воде.

Ответы к тесту

1. Ответ Температура — мера степени беспорядочного теплового движения частиц вещества. При повышении температуры частицы движутся быстрее. В разных веществах при одной и той же температуре средняя кинетическая энергия частиц может различаться из‑за различной массы частиц и структуры вещества, поэтому скорость их движения и внутренняя энергия могут быть разными. В идеальном газе существует прямая зависимость средней кинетической энергии от температуры: E_k ∝ T.

2. Ответ Термометр на основе линейного расширения жидкости работает так: при нагревании жидкость в капиллярной трубке расширяется и поднимается вверх, при охлаждении — опускается. Точность зависит от свойств жидкости и стекла (коэффициенты расширения), а также от калибровки шкалы. Перевод между шкалами: T(K) = T(°C) + 273,15; 0°C соответствует 273,15 K; чтобы перейти в °C из K — °C = K − 273,15.

3. Ответ

• Теплопроводность: передача тепла через контакты между телами или внутри твёрдого тела (например, металлическая ложка нагревается от кастрюли).
• Конвекция: перенос тепла в жидкостях и газах за счёт движения масс (например, нагретый воздух поднимается, охлаждённый опускается).
• Теплопередача (излучение): перенос энергии в виде электромагнитных волн (например, тепло от Солнца, согревающее кожу).
  Тепло идёт от более тёплого тела к более холодному.

4. Ответ Для воды: ΔT = Q / (m · c) = 1000 Дж / (1 кг × 4186 Дж/(кг·K)) ≈ 0,24 K ≈ 0,24°C.
   Для алюминия: ΔT = 1000 Дж / (1 кг × 900 Дж/(кг·K)) ≈ 1,11 K ≈ 1,11°C.
   Следовательно, одно и то же количество теплоты вызывает большее изменение температуры у алюминия, чем у воды, потому что у воды большая теплоёмкость (нужна больше энергия для такого же повышения температуры).

5. Ответ У воды плотность растёт по мере охлаждения до примерно 4°C, затем при дальнейшем охлаждении до 0°C плотность начинает уменьшаться. Это приводит к тому, что более холодная вода плавится на поверхности, а тёплая вода (около 4°C) оказывается на дне. Такой эффект сохраняет жидкую воду в нижних слоях зимой и обеспечивает жизненно важную среду для организмов под толщей льда. Это объясняет, почему водоёмы не замерзают мгновенно сверху и позволяют рыбе и другим существам выживать зимой.