Тепловые Явления — Задание 3 ОГЭ по физике №00048832

Горячий шарик застревал в кольце, а остывший проходит сквозь него легко. Значит, при охлаждении шарик стал меньше. Во всех четырёх вариантах так и сказано — «объём уменьшился», поэтому выбирать придётся по второй половине: что стало с массой и с плотностью.

Почему уменьшился объём? При остывании частицы стали колеблются слабее и в среднем подходят ближе друг к другу — это тепловое сжатие, явление, обратное тепловому расширению.

Что с массой? Масса — это количество вещества. Шарик остывал на воздухе: от него ничего не откололось и не испарилось, но и новых частиц стали в нём не появилось. Число частиц прежнее, значит, масса не изменилась. Поэтому неверны и вариант 1 («масса уменьшилась»), и вариант 2 («масса увеличилась»).

Что с плотностью? Плотность — это масса единицы объёма:

$$\rho=\dfrac{m}{V}.$$

Масса $m$ та же, а объём $V$ стал меньше. Та же масса теперь умещается в меньшем объёме, на каждый кубический сантиметр её приходится больше — плотность увеличилась. Значит, неверен и вариант 4 («плотность не изменилась»): табличное значение плотности стали относится к определённой температуре, а у остывшего шарика плотность чуть больше, чем у горячего.

Верен вариант 3: объём шарика уменьшился, а его плотность увеличилась.

Проверим себя: если шарик снова нагреть, он расширится и опять застрянет в кольце — плотность уменьшится, а масса останется той же. Процессы зеркальны, всё сходится.