Задание OGEPHYSB7689D: Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Модели твёрдого, жидкого и газообразного состояний вещества. Кристаллические и аморфные тела

Используем обычную модель жидкостного термометра: масса жидкости сохраняется, при нагревании она расширяется, при охлаждении сжимается. Изменением объёма стеклянной колбы по сравнению с расширением жидкости пренебрегаем. Рассматриваем установившееся направление изменения уровня, а не краткий переходный эффект нагрева самого стекла.
Уровень жидкости в трубке понизился. При неизменной форме сосуда это означает соответствующее изменение объёма жидкости: ΔV < 0. Для малого изменения температуры закон теплового расширения записывается ΔV = βV₀Δt, где β > 0 — коэффициент объёмного расширения в принятом диапазоне температур. Поэтому Δt имеет тот же знак, что и ΔV: жидкость охладилась.
Энергия при теплообмене самопроизвольно переходит от более тёплого тела к более холодному. Значит, первоначально температура жидкости была выше температуры окружающей колбу воды. При сближении температур теплообмен ослабевает, и в конце устанавливается тепловое равновесие.
Проверка: при одинаковых начальных температурах теплопередача не вызвала бы указанного изменения уровня. При противоположном соотношении температур обычная жидкость изменила бы объём в противоположную сторону. Вывод сделан для положительного теплового расширения; аномальное поведение воды около 0–4 °C этой учебной моделью не предполагается.