Термоэлементы

Р ассмотрим цепь, составленную из проводников, изготовленных из разных металлов (см. рисунок). Если места спаев металлов находятся при одной температуре, то тока в цепи не наблюдается. Положение станет совершенно иным, если мы нагреем какой-нибудь из спаев, например, спай a. В этом случае гальванометр показывает наличие в цепи электрического тока, протекающего все время, пока существует разность температур между спаями a и b.

Рис. Цепь, состоящая из железного и двух медных проводников и гальванометра

Значение силы тока, протекающего в цепи, приблизительно пропорционально разности температур спаев. Направление тока зависит от того, какой из спаев находится при более высокой температуре. Если спай a не нагревать, а охлаждать (поместить, например, в сухой лед), то ток потечёт в обратном направлении.

Описанное явление было открыто в 1821 г. немецким физиком Зеебеком и получило название термоэлектричества, а всякую комбинацию проводников из разных металлов, образующих замкнутую цепь, называют термоэлементом.

Важным применением металлических термоэлементов является их использование для измерения температуры. Термоэлементы, используемые для измерения температуры (так называемые термопары), обладают перед обычными жидкостными термометрами рядом преимуществ: термопары можно использовать для измерения как очень высоких (до 2000°С), так и очень низких температур. Более того, термопары дают более высокую точность измерения температуры и гораздо быстрее реагируют на изменение температуры.

 

Термоэлемент – это

    1) замкнутая цепь, состоящая из комбинации металлических проводников и гальванометра  

 2) явление протекания электрического тока в замкнутой цепи, состоящей из разных металлов, при возникновении разности температур спаев  

 3) явление протекания электрического тока в замкнутой цепи, состоящей из разных металлов  

 4) замкнутая цепь, состоящая из комбинации проводников из разных металлов

Конец формы

 

Начало формы

Какое преобразование энергии происходит в термоэлементе? Ответ поясните.

Конец формы

 

Начало формы

При нагревании спаев термопары из меди и константана до температур 100°С и 300°С через гальванометр проходит электрический ток (см. рисунок).

На каком из рисунков показания гальванометра правильно отражают направление и значение силы тока для новой разности температур?

 

   1)   2)   3)   4)  Конец формы

Начало формы

Конец формы

Начало формы

Конец формы

Начало формы

Как пьют кошки

При питье (лакании) кошки создают намного меньше брызг, чем собаки. Учёные заинтересовались причиной этого и выяснили, что физические основы процесса лакания кошек и собак совсем разные.

Чтобы выяснить, как кошки лакают, была использована высокоскоростная камера, которая показала, что кончик языка кошки загибают не вперёд, что кажется логичным, а назад, то есть животные вовсе не пользуются языком как ложкой. Также выясняется, что язык кошек практически не проникает ниже поверхности жидкости, а только лишь слегка касается её. В отличие от кошек, собаки черпают жидкость, делая из языка подобие ложки.

К огда загнутый назад кончик языка кошки дотрагивается до жидкости, некоторая её часть прилипает к поверхности языка. Жидкость смачивает поверхность языка кошки, так как силы взаимодействия между молекулами жидкости и поверхностью языка больше, чем силы взаимодействия молекул жидкости друг с другом. Затем язык очень быстро поднимается и увлекает за собой жидкость. Таким образом, между языком и поверхностью вытягивается столбик жидкости, непрерывно меняющий длину и толщину.

Рис. 1

И кошке нужно знать оптимальную высоту столбика.В тот момент, когда столбик жидкости имеет наибольшую толщину, кошка закрывает рот, откусывая верхнюю часть столбика. Если кошка рано закроет рот, ей достанется меньше жидкости, а если поздно, то жидкость упадёт обратно.

Учёным удалось построить действующую модель лакающей кошки. Для этого был сделан механизм с закреплённой на нём пластинкой, способный касаться поверхности воды и поднимать пластинку после касания на заданную высоту (рис. 1). С помощью высокоскоростной кинокамеры учёные установили, что при увеличении площади пластины увеличивается высота столбика захватываемой жидкости и уменьшается частота «лакания». На основе полученных данных биологи пришли к выводу, что львы и тигры должны лакать так же, как домашние кошки, только с другой скоростью. Анализ натурных видеосъёмок, проведённых биологами, доказал правильность модели.

Большие кошки лакают  

 1) с большей частотой; у них больше площадь языка, и столбик жидкости раньше отрывается  

 2) с меньшей частотой; у них больше площадь языка, и столбик жидкости получается толще  

 3) с большей частотой; у них больше площадь языка, и жидкость плохо смачивает поверхность языка  

 4) с меньшей частотой; у них больше площадь языка, и жидкость лучше смачивает поверхность языка

Конец формы

 Начало формы

Смачивающая жидкость изображена на рисунках

А	Б	В	Г	Д	Е

 

  

 1)  А и Д    2)  Б и В  3)  А, Б и Е 4)  В, Г и Д

Конец формы

 Начало формы

Жидкость является смачивающей, если

   1) силы взаимодействия молекул жидкости с молекулами твёрдого тела отсутствуют  

 2) силы взаимодействия между молекулами жидкости отсутствуют  

 3) силы взаимодействия молекул жидкости с молекулами твёрдого тела меньше, чем силы взаимодействия молекул жидкости друг с другом

   4) силы взаимодействия молекул жидкости с молекулами твёрдого тела больше, чем силы взаимодействия молекул жидкости друг с другом

Ветер

 Атмосфера всегда охвачена движением, более или менее быстрым. Движение воздуха, направленное вдоль земной поверхности (параллельно ей), называется ветром. Ветер в 3–5 м/с – слабый ветер, только колеблющий ветки деревьев, а ветер в 13–15 м/с сильный, мешающий пешеходу идти ему навстречу и поднимающий пенящиеся волны в море. Кроме скорости ветра определяют также и его направление: откуда дует ветер – с севера, северо-востока и т. д. Энергия ветра используется в ветряных мельницах и насосах, в ветросиловых и ветроэнергетических установках, с её помощью движутся парусные суда и проч. Использование энергии ветра тем выгоднее, чем устойчивее и сильнее ветры в данной местности. Ветроэнергетические и ветросиловые установки лучше всего применять в степной местности, на открытых берегах морей и т. д.

Движение воздуха происходит от мест и областей, где давление воздуха больше, к тем местам, где давление на том же самом уровне относительно земли меньше. Различия в давлении воздуха вызываются разными причинами. Например, морской бриз возникает из-за неодинакового нагревания поверхности земли и воды солнцем, а также разной скорости их охлаждения ночью. В летний день почва на побережье нагревается сильнее, чем поверхность моря.

Действительно, в сравнительно прозрачной воде тепло солнечных лучей распространяется на значительную глубину, и изменение температуры поверхности будет мало, в то время как на суше нагревается лишь самый поверхностный слой почвы, которая к тому же обладает меньшей удельной теплоёмкостью (около 1 кДж/(кг·°С)). Воздух над сушей нагревается сильнее, чем над водой, и поднимается вверх, так как его плотность меньше, чем плотность находящегося вокруг холодного воздуха. В результате давление у земли уменьшается, и к месту пониженного давления притекает более холодный воздух с моря. Такой поток и называется дневным бризом. Ночью наблюдают обратное явление: суша, прогретая за день только в тонком слое, остывает быстрее, чем вода. Остывает и увеличивает свою плотность и воздух над сушей. Так возникает ветер от берега к морю.

Аналогично происхождение ветров, меняющихся от лета к зиме и называемых муссонами. В Азии летом температура воздуха может превышать 50 °С и давление воздуха сильно понижается. В результате мощный поток более холодного воздуха с грозами и ливнями вторгается с моря в конце мая или начале июня в Индию. Зимой над Сибирью и Центральной Азией давление воздуха возрастает, и холодный воздух течёт оттуда на восток – на Японское и Жёлтое моря и на юг – к берегам Индийского океана. Аналогичные сменяющиеся муссоны наблюдаются, например, над Африкой.

Летом в 9 часов утра температура воды и поверхности земли была одинаковой. Во сколько раз изменение температуры поверхности земли будет больше изменения температуры воды, если считать, что вся энергия солнечного излучения идёт на нагревание, а сравниваемые массы воды и земли равны?

  

 1) 420  2) 4,2 2,4 4) 0,24