Два одинаковых спиртовых термометра выставлены на солнце. Резервуар первого термометра закопчён (покрыт сажей), а второго — нет. Одинаковую ли температуру покажут термометры?
1) Если термометры одинаковые, то они должны показывать одинаковую температуру.
2) Первый термометр покажет более высокую температуру, так как сажа будет поглощать практически всё падающее на неё солнечное излучение, и резервуар со спиртом будет интенсивно нагреваться.
3) Второй термометр покажет более высокую температуру, так как прозрачное стекло резервуара будет пропускать все солнечные лучи к спирту, и спирт будет интенсивно нагреваться.
4) Второй термометр покажет более низкую температуру, так как теплоёмкость прозрачного стекла меньше теплоёмкости закопчённого стекла.
Решение
Дано:
два одинаковых спиртовых термометра на солнце; резервуар первого покрыт сажей (чёрный), второго — нет (прозрачное стекло).
Найти:
какое из утверждений верно?
⠀
Решение:
Чёрные тела (сажа) поглощают практически весь падающий на них видимый свет, тогда как прозрачное или светлое стекло отражает или пропускает значительную долю солнечного излучения.
Поэтому закопчённый резервуар получает больше энергии в единицу времени:
$$Q_1 \gt Q_2$$
Передавая эту энергию спирту, закопчённый резервуар нагревает его сильнее. Следовательно, первый термометр (с сажей) покажет более высокую температуру, чем второй.
Утверждение 1 (одинаковая температура) — неверно. Утверждение 2 (первый покажет более высокую температуру, так как сажа поглощает почти всё излучение и спирт нагревается сильнее) — верно. Утверждения 3 и 4 не соответствуют физике процесса.
Итог: правильный ответ — утверждение № 2.