Две одинаковые колбы соединены с одинаковыми манометрами (рис.1). Одну колбу опустили в сосуд с горячей водой, а другую — в сосуд с холодной. При этом уровни поверхности жидкости в манометрах изменились (относительно штриховой линии) и установились так, как показано на рисунках. Определите, в каком сосуде температура воды выше. В какой колбе кинетическая энергия молекул воздуха увеличилась?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, давайте разберемся с физическими принципами, которые лежат в основе происходящих процессов.

Манометры и давление

Манометр — это прибор, который измеряет давление в сосуде. Изменение уровня жидкости в манометре будет связано с изменением давления в колбе. Когда температура газа в колбе повышается, молекулы газа начинают двигаться быстрее, что приводит к увеличению давления, так как молекулы оказывают большее воздействие на стенки сосуда.

Поведение колбы в горячей воде

Когда одну колбу опускают в сосуд с горячей водой, молекулы газа в колбе получают больше энергии и начинают двигаться быстрее. Это ведет к увеличению давления в колбе, что, в свою очередь, вызывает подъем уровня жидкости в манометре, подключенном к этой колбе. Таким образом, давление в колбе, погруженной в горячую воду, будет выше.

Поведение колбы в холодной воде

В колбе, которая опущена в сосуд с холодной водой, температура газа понижается, и молекулы газа начинают двигаться медленнее, что снижает давление в этой колбе. Манометр в этой колбе покажет более низкий уровень жидкости, поскольку давление в сосуде меньше.

Ответ на вопросы:

1. В каком сосуде температура воды выше? Температура воды выше в сосуде с горячей водой. Это подтверждается тем, что в колбе, погруженной в горячую воду, давление выше, так как молекулы газа быстрее двигаются и оказывают большее воздействие на стенки сосуда.

2. В какой колбе кинетическая энергия молекул воздуха увеличилась? Кинетическая энергия молекул газа увеличилась в колбе, которая была опущена в горячую воду. Чем выше температура, тем быстрее двигаются молекулы, что и приводит к увеличению их кинетической энергии.

Таким образом, можно заключить, что в сосуде с горячей водой температура выше, а в колбе с горячей водой кинетическая энергия молекул газа увеличена.