Luku 1: Lämpö laajentaa

7.
a) 100 ℃ = 373 K
b) 0 ℃ = 273 K
c) 0 ℃ = 273 K
d) 0 ℃ = 273 K
e) Kehon lämpötila voi vaihdella 35,8–37,8 °C. Yleensä normaali lämpötila kainalosta tai peräaukosta mitattuna on joitakin kymmenyksiä alle 37 ℃ = 310 K. Kuume tarkoittaa, että lämpöä on yli 37,5 ℃.
d) Celsius-asteikon peruspisteet ovat veden sulamispiste 0 ℃ ja veden kiehumispiste 100 ℃.

8. Tämän tehtävän vastaukset riippuvat siitä, miten paljon pidät ulkoilusta ja saunomisesta. Saunan voi lämmittää 130–140 °C, mutta saunominen ei ole silloin enää miellyttävää. Suomen pakkasennätys –51,5 °C on mitattu Kittilässä 1999.

Kotipakastimessa on tavallisesti –18 °C. Leivinuunissa tai hiiligrillissä hiilloksen lämpötila on parhaimmillaan 800 – 1200 °C.

9.
a) Nestemäinen vesi on tiheimmillään +4 °C lämpötilassa. Jäähtyessään lähelle jäätymispistettä 0 °C vesi laajenee. Yli +4 °C lämpötilassa vesi laajenee sitä mukaa, kun lämpötila kasvaa.
Kiinteä jää laajenee lämmetessään samaan tapaan kuin muutkin kiinteät aineet.
Olomuodon muutoksen aikana tapahtuu tapahtuu suuri muutos: jään tiheys on huomattavasti pienempi kuin nestemäisen veden.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Density_of_ice_and_water_(en).svg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Density_of_ice_and_water_(en).svg

b) Koska 0 °C vesi on kevyempää kuin +4 °C vesi, pakkasella vesistöt jäätyvät pinnalta. Lisäksi jään tiheys on pinenempi kuin nestemäisen veden, joten jää kelluu eikä vajoa pohjaan. Jää ja sen päälle satava lumi toimivat myös lämpöeristeenä. Järven tai meren syvänteessä on +4 °C vettä.
c) Jää vesiputkien tai astioiden sisällä laajenee sään lauhtuessa. Laajeneminen voi halkaista putken tai saavin.

10.
a) o K = –273,15 °C
b) 1535 °C = (1535+273) K = 1808 K
c) 77 K = (77 – 273 ) °C = –196 °C

11.
a) Väärin. Alumiinin α=0,000 023 1/K ja kuparin α=0,000 017 1/K.
b) Oikein.
c) Oikein. Järven pohjassa on tihein 4 °C vesi, jään alla lämpötila on lähellä jäätymispistettä.
d) Väärin. Nestelämpömittarin toiminta perustuu nesteen lämpölaajenemiseen. Aikaisemmin kuumemittareissa oli elohopeaa, nykyään yleensä galliumia sisältävä metalliseos (Ga, In, Sn, Zn).

12.
a) [[$$ \begin{split}\Delta T &= 1\,{}^\circ\rm{C}\\ \Delta l &= \alpha \cdot l \cdot \Delta T\\&=0{,}0000168 \frac{1}{\,{}^\circ\rm{C}}\cdot1\,\rm{m}\cdot1\,{}^\circ\rm{C}\\&=0{,}0000168\,\rm{m} \\ &\approx 0{,}02\,\rm{mm}=20 \,µ m \end{split} $$]]
b)
​ [[$$ \begin{split}\Delta T &= 100\,{}^\circ\rm{C}\\ \Delta l &= \alpha \cdot l \cdot \Delta T\\&=0{,}0000168 \frac{1}{\,{}^\circ\rm{C}}\cdot1\,\rm{m}\cdot100\,{}^\circ\rm{C}\\&=0{,}00168\,\rm{m} \\ &\approx 2\,\rm{mm} \end{split} $$]]