Timp de doi ani întregi, astronomul suedez Anders Celsius a testat un termometru creat anterior de zoologul și metalurgistul francez René Antoine Réaumur. Experimente Celsius pr

scale de temperatură. Există mai multe scale de temperatură gradate și punctele de îngheț și de fierbere ale apei sunt de obicei luate ca puncte de referință. Acum, cea mai comună din lume este scara Celsius. În 1742, astronomul suedez Anders Celsius a propus o scală termometru de 100 de grade în care 0 grade este punctul de fierbere al apei la presiunea atmosferică normală, iar 100 de grade este temperatura de topire a gheții. Împărțirea scalei este 1/100 din această diferență. Când au început să folosească termometre, s-a dovedit a fi mai convenabil să schimbe 0 și 100 de grade. Poate că Carl Linnaeus a luat parte la aceasta (a predat medicină și științe naturale la aceeași universitate din Uppsala unde Celsius este astronomie), care în 1838 a propus să ia punctul de topire al gheții ca 0 temperatură, dar nu părea să se gândească la a doua. punct de referinta. Până în prezent, scara Celsius s-a schimbat oarecum: 0 ° C este încă considerată temperatura de topire a gheții la presiune normală care nu depinde de presiune. Dar punctul de fierbere al apei la presiunea atmosferică este acum egal cu 99 975 ° C, ceea ce nu afectează precizia măsurării aproape tuturor termometrelor, cu excepția celor de precizie specială. Sunt cunoscute și scările de temperatură Fahrenheit ale Kelvin Réaumur și altele.Scara de temperatură Fahrenheit (în cea de-a doua versiune adoptată din 1714) are trei puncte fixe: 0 ° corespunde temperaturii amestecului de apă cu gheață și amoniac 96 ° - temperatura corpului persoana sanatoasa(sub braț sau în gură). Ca temperatură de control pentru compararea diferitelor termometre, a fost luată valoarea de 32 ° pentru punctul de topire al gheții. Scara Fahrenheit este utilizată pe scară largă în țări vorbitoare de engleză dar este cu greu folosit în literatura științifică. Pentru a converti temperatura Celsius (°C) în temperatura Fahrenheit (°F), există o formulă °F = (9/5)°C + 32 și pentru conversia inversă - formula °C = (5/9) (°F -32). Ambele scale - atât Fahrenheit, cât și Celsius - sunt foarte incomode atunci când se efectuează experimente în condiții în care temperatura scade sub punctul de îngheț al apei și este exprimată ca un număr negativ. Pentru astfel de cazuri, au fost introduse scale de temperatură absolută, care se bazează pe extrapolarea la așa-numitul zero absolut - punctul în care mișcarea moleculară ar trebui să se oprească. Una dintre ele se numește scara Rankin, iar cealaltă se numește scara termodinamică absolută; temperaturile sunt măsurate în grade Rankine (°Ra) și kelvin (K). Ambele scale încep de la zero absolut, iar punctul de îngheț al apei corespunde la 491 7 ° R și 273 16 K. Numărul de grade și kelvin dintre punctele de îngheț și de fierbere ale apei pe scara Celsius și scala termodinamică absolută este același și egal cu 100; pentru scalele Fahrenheit și Rankine, este, de asemenea, același, dar egal cu 180. Gradele Celsius sunt convertite în kelvin folosind formula K \u003d ° C + 273 16, iar grade Fahrenheit sunt convertite în grade Rankine folosind formula ° R \u003d ° F + 459 7. În Europa, a fost mult timp comună scara Réaumur introdusă în 1730 de René Antoine de Réaumur. Nu este construit în mod arbitrar ca scara Fahrenheit, ci în conformitate cu expansiunea termică a alcoolului (în raport 1000:1080). 1 grad Réaumur este egal cu 1/80 din intervalul de temperatură dintre punctele de topire ale gheții (0°R) și punctele de fierbere ale apei (80°R), adică 1°R = 1,25°C 1°C = 0,8° R. dar acum nu mai este folosit.

Tot ce ne trebuie acum este zăpadă, o ceașcă, un termometru și puțină răbdare. Vom aduce o cană de zăpadă din frig, o vom pune într-un loc cald, dar nu fierbinte, vom scufunda un termometru în zăpadă și vom observa temperatura. La început, coloana de mercur se va strecura relativ repede. Zăpada este încă uscată. Când ajunge la zero, coloana de mercur se va opri. Din acel moment, zăpada începe să se topească. Apa apare în fundul paharului, dar termometrul arată în continuare zero. Prin amestecarea constantă a zăpezii, este ușor să vă asigurați că până când toată ea se topește, mercurul nu se va clinti.

Ce a făcut ca temperatura să se oprească și tocmai în momentul în care zăpada se transformă în apă? Căldura furnizată cupei este cheltuită în întregime pentru distrugerea cristalelor de fulgi de zăpadă. Și de îndată ce ultimul cristal este distrus, temperatura apei va începe să crească.

Același fenomen poate fi observat în timpul topirii oricăror alte substanțe cristaline. Toate necesită o anumită cantitate de căldură pentru a trece de la solid la lichid. Această cantitate, destul de specifică fiecărei substanțe, se numește căldură de fuziune.

Valoarea căldurii de fuziune pentru diferite substanțe este diferită. Și chiar aici, când începem să comparăm căldurile specifice de fuziune pentru diferite substanțe, apa iese din nou în evidență printre ele. Ca și capacitatea de căldură specifică, căldura specifică de fuziune a gheții depășește cu mult căldura de fuziune a oricărei alte substanțe.

Pentru a topi un gram de benzen, aveți nevoie de 30 de calorii, căldura de fuziune a staniului este de 13 calorii, plumb - aproximativ 6 calorii, zinc - 28, cupru - 42 calorii. Și pentru a transforma gheața în apă la zero grade, ai nevoie de 80 de calorii! Această cantitate de căldură este suficientă pentru a ridica temperatura unui gram de apă lichidă de la 20 de grade la fierbere. Un singur metal, aluminiul, are o căldură specifică de fuziune care o depășește pe cea a gheții.

Deci, apa la zero grade diferă de gheața la aceeași temperatură prin faptul că fiecare gram de apă conține cu 80 de calorii mai multă căldură decât un gram de gheață.

Acum, știind cât de mare este căldura de fuziune a gheții, vedem că nu avem de ce să ne plângem uneori că gheața se topește „prea repede”. Dacă gheața ar avea aceeași căldură de fuziune ca majoritatea celorlalte corpuri, s-ar topi de câteva ori mai repede.

În viața planetei noastre, topirea zăpezii și a gheții are o importanță absolut excepțională în importanța sa. Trebuie amintit că doar calota de gheață ocupă mai mult de trei procente din întreg suprafața pământului sau 11 la sută din tot terenul. În regiunea polului sud se află uriașul continent Antarctica, mai mare decât Europa și Australia la un loc, acoperit cu un strat continuu de gheață. Permafrostul domnește peste milioane de kilometri pătrați de pământ. Doar ghețarii și permafrostul formează o cincime din masa terestră. La aceasta trebuie să adăugăm o altă suprafață inclusă în timp de iarna zăpadă. Și apoi putem spune că de la un sfert la o treime din pământ este întotdeauna acoperit cu gheață și zăpadă. Pentru câteva luni ale anului, această zonă depășește jumătate din întreaga suprafață.

Este clar că mase uriașe de apă înghețată nu pot decât să afecteze clima Pământului. Ce cantitate colosală de căldură solară este cheltuită doar pentru a topi un strat de zăpadă primăvara! Într-adevăr, în medie, ajunge la aproximativ 60 de centimetri în grosime, iar pentru fiecare gram trebuie să cheltuiești 80 de calorii. Dar soarele este o sursă atât de puternică de energie încât la latitudinile noastre poate face această treabă uneori în câteva zile. Și este greu de imaginat ce fel de apă mare ne-ar aștepta dacă gheața ar avea, de exemplu, o asemenea căldură de fuziune precum plumbul. Toată zăpada s-ar putea topi într-o zi sau chiar în câteva ore, iar atunci râurile care s-au revărsat la dimensiuni extraordinare vor spăla cel mai fertil strat de sol și plante de la suprafața pământului, aducând nenumărate dezastre întregii vieți de pe Pământ. .

Când gheața se topește, absoarbe o cantitate imensă de căldură. Aceeași cantitate de căldură este emisă de apă atunci când îngheață. Dacă apa ar avea o căldură scăzută de fuziune, atunci râurile, lacurile și mările noastre ar îngheța probabil după primul îngheț.

Deci, la capacitatea mare de căldură a apei, s-a adăugat o altă caracteristică remarcabilă - o căldură mare de fuziune.

La 29 martie 1561 s-a născut medicul italian Santorio - unul dintre inventatorii primului termometru cu mercur, un aparat care a reprezentat o inovație pentru acea vreme și fără de care nici o persoană nu se poate descurca astăzi.

Santorio nu a fost doar medic, ci și anatomist și fiziolog. A lucrat în Polonia, Ungaria și Croația, a studiat activ procesul de respirație, „evaporarea invizibilă” de la suprafața pielii și a efectuat cercetări în domeniul metabolismului uman. Santorio a efectuat experimente pe sine și, studiind trăsăturile corpul uman, a creat multe instrumente de măsurare - un dispozitiv pentru măsurarea puterii pulsației arterelor, cântare pentru monitorizarea modificărilor în masa umană și - primul termometru cu mercur.

Trei inventatori

Este destul de greu de spus astăzi cine a creat exact termometrul. Invenția termometrului este atribuită multor oameni de știință simultan - Galileo, Santorio, Lord Bacon, Robert Fludd, Scarpi, Cornelius Drebbel, Porte și Salomon de Caus. Acest lucru se datorează faptului că mulți oameni de știință au lucrat simultan la crearea unui aparat care ar ajuta la măsurarea temperaturii aerului, a solului, a apei și a unei persoane.

Nu există o descriere a acestui dispozitiv în propriile scrieri ale lui Galileo, dar studenții săi au mărturisit că în 1597 a creat un termoscop - un aparat pentru ridicarea apei prin încălzire. Termoscopul era o minge mică de sticlă cu un tub de sticlă lipit de ea. Diferența dintre un termoscop și un termometru modern este că, în invenția lui Galileo, aerul sa expandat în loc de mercur. De asemenea, putea fi folosit doar pentru a judeca gradul relativ de încălzire sau răcire a corpului, deoarece nu avea încă o cântar.

Santorio de la Universitatea din Padova și-a creat propriul aparat cu ajutorul căruia se putea măsura temperatura corpul uman, dar aparatul era atât de voluminos încât a fost instalat în curtea casei. Invenția lui Santorio avea forma unei bile și a unui tub de înfășurare alungit pe care erau desenate diviziuni, capătul liber al tubului era umplut cu un lichid colorat. Invenția sa este datată 1626.

În 1657, oamenii de știință florentini au îmbunătățit termoscopul lui Galileo, în special prin echiparea dispozitivului cu o cântar de mărgele.

Mai târziu, oamenii de știință au încercat să îmbunătățească dispozitivul, dar toate termometrele erau de aer, iar citirile lor depindeau nu numai de schimbările temperaturii corpului, ci și de presiune atmosferică.

Primele termometre lichide au fost descrise în 1667, dar au spart când apa a înghețat, așa că s-a folosit alcool etilic pentru a le face. Invenția termometrului, ale cărui date nu ar fi determinate de modificările presiunii atmosferice, s-a datorat experimentelor fizicianului Evangelista Torricelli, student al lui Galileo. Ca urmare, termometrul a fost umplut cu mercur, răsturnat, s-a adăugat alcool colorat la minge, iar capătul superior al tubului a fost sigilat.

O singură scară și mercur

Multă vreme, oamenii de știință nu au putut găsi puncte de plecare, distanța dintre care ar putea fi împărțită în mod egal.

Ca date inițiale pentru scară, punctele de dezghețare a gheții și s-au topit unt, punctul de fierbere al apei și câteva concepte abstracte precum „un grad semnificativ de frig”.

Termometrul de formă modernă, cel mai potrivit pentru uz casnic, cu o scală de măsurare precisă a fost creat de fizicianul german Gabriel Fahrenheit. El a descris metoda sa de a face un termometru în 1723. Inițial, Fahrenheit a creat două termometre cu alcool, dar apoi fizicianul a decis să folosească mercur în termometru. Scala Fahrenheit s-a bazat pe trei puncte stabilite:

primul punct a fost egal cu zero grade - aceasta este temperatura compoziției apei, gheții și amoniacului;
al doilea, desemnat ca 32 de grade, este temperatura amestecului de apă și gheață;
al treilea este punctul de fierbere al apei, egal cu 212 grade.
Cântarul a fost numit ulterior după creatorul său.

Referinţă
Astăzi, scara Celsius este cea mai comună, scara Fahrenheit este încă folosită în Statele Unite și Anglia, iar scara Kelvin este folosită în cercetarea științifică.
Dar astronomul, geologul și meteorologul suedez Anders Celsius a stabilit în cele din urmă ambele puncte permanente - topirea gheții și fierberea apei - în 1742. El a împărțit distanța dintre puncte în 100 de intervale, 100 fiind punctul de topire al gheții și 0 fiind punctul de fierbere al apei.

Astăzi, scara Celsius este folosită inversată, adică 0 ° este considerat punctul de topire al gheții, iar 100 ° este punctul de fierbere al apei.

Potrivit unei versiuni, cântarul a fost „întors” de contemporani și compatrioți, botanistul Carl Linnaeus și astronomul Morten Strömer, după moartea lui Celsius, dar, potrivit unei alte, Celsius însuși și-a întors cântarul la sfatul lui Strömer.

În 1848, fizicianul englez William Thomson (Lord Kelvin) a dovedit posibilitatea creării unei scale de temperatură absolută, unde punctul de referință este valoarea zero absolut: -273,15 ° C - la această temperatură, răcirea ulterioară a corpurilor nu mai este posibilă. .

Deja la mijlocul secolului al XVIII-lea, termometrele au devenit subiect de comerț și erau fabricate de artizani, dar termometrele au ajuns la medicină mult mai târziu, la mijlocul secolului al XIX-lea.

Termometre moderne

Dacă în secolul al XVIII-lea a existat un „boom” al descoperirilor în domeniul sistemelor de măsurare a temperaturii, astăzi se lucrează din ce în ce mai mult pentru a crea metode de măsurare a temperaturii.

Domeniul de aplicare al termometrelor este extrem de larg și are o importanță deosebită pentru viața modernă persoană. Termometrul din afara ferestrei raportează temperatura exterioară, termometrul din frigider ajută la controlul calității depozitării alimentelor, termometrul din cuptor vă permite să mențineți temperatura în timpul coacerii, iar termometrul măsoară temperatura corpului și ajută la evaluarea cauzelor. de sănătate precară.
Termometrul este cel mai comun tip de termometru și este unul care poate fi găsit în fiecare casă. Cu toate acestea, termometrele cu mercur, care au fost cândva o descoperire strălucitoare a oamenilor de știință, acum devin treptat un lucru din trecut, ca fiind nesigure. Termometrele cu mercur conțin 2 grame de mercur și au cea mai mare precizie în determinarea temperaturii, dar trebuie nu numai să le manipulați corect, ci și să știți ce să faceți dacă termometrul se rupe brusc.
Termometrele cu mercur sunt înlocuite cu termometre electronice sau digitale, care funcționează pe baza unui senzor din metal încorporat. Există, de asemenea, benzi termice speciale și termometre cu infraroșu.

Întrebarea „Ce este o scară de temperatură?” - potrivit pentru orice fizician - de la student la profesor. Un răspuns complet la acesta ar necesita o carte întreagă și ar putea servi ca o bună ilustrare a schimbării opiniilor și progresului fizicianului în ultimele patru secole.
Temperatura este gradul de căldură pe o anumită scară. Pentru o estimare aproximativă, fără termometru, se poate folosi sensibilitatea propriei pielii, dar senzațiile noastre de căldură și frig sunt limitate și nesigure.

Experienţă. Sensibilitatea pielii la căldură și frig. Această experiență este foarte instructivă. Pune trei boluri cu apă: unul foarte fierbinte, altul moderat cald, iar al treilea foarte rece. Scufundați timp de 3 minute cu o mână într-un lighean fierbinte și cu cealaltă într-un lighean rece. Apoi coborâți ambele mâini într-un lighean cu apă caldă. Acum întreabă fiecare mână ce îți „spune” despre temperatura apei?

Un termometru ne spune exact cât de cald sau rece este un lucru; cu ajutorul lui, putem compara gradul de încălzire al diferitelor obiecte, folosindu-l din nou și din nou, putem compara observațiile făcute în momente diferite. Este echipat cu o anumită scară neschimbătoare, reproductibilă - un accesoriu caracteristic oricărui instrument bun. Metoda de fabricare a termometrului și dispozitivul în sine ne dictează scara și sistemul de măsurare pe care trebuie să le folosim. Trecerea de la senzații brute la un instrument cu o scară nu este doar o îmbunătățire a tricotului nostru. Inventăm și introducem un nou concept - temperatura.
Ideea noastră brută de cald și rece conține conceptul de temperatură în embrion. Studiile arată că atunci când sunt încălzite, multe dintre cele mai importante proprietăți ale lucrurilor se schimbă și. sunt necesare termometre pentru a studia aceste modificări. Utilizarea pe scară largă a termometrelor în viața de zi cu zi a umbrit sensul conceptului de temperatură. Ne gândim că un termometru măsoară temperatura corpului nostru, a aerului sau a apei din baie, când de fapt arată doar propria sa temperatură. Considerăm că schimbările de temperatură de la 60 la 70° și de la 40 la 50° sunt aceleași. Cu toate acestea, se pare că nu avem nicio garanție că sunt într-adevăr la fel. Rămâne să le considerăm la fel prin definiție.Termometrele ne sunt încă utile ca slujitori credincioși. Dar este Excelența Ei Temperatura într-adevăr ascunsă în spatele „chipului” lor devotat?

Termometre simple și scara Celsius
Temperatura din termometre este indicată de o picătură de lichid (mercur sau alcool colorat) care se extinde la încălzire, plasată într-un tub cu diviziuni. Pentru ca scara unui termometru să coincidă cu celălalt, luăm două puncte: topirea gheții și fierberea apei în condiții standard și le atribuim diviziunile 0 și 100 și împărțim intervalul dintre ele în 100 de părți egale. Deci, dacă potrivit unui termometru, temperatura apei din baie este de 30 °, atunci orice alt termometru (dacă este calibrat corect) va arăta același lucru, chiar dacă are o bulă și un tub de o dimensiune complet diferită. . În primul termometru, mercurul se extinde cu 30/100 de expansiune de la punctul de topire la punctul de fierbere. Este rezonabil de așteptat ca în alte termometre mercurul să se extindă în aceeași măsură și să arate și 30°. Aici ne bazăm pe Universalitatea Naturii 2>.
Să presupunem acum că am luat un alt lichid, cum ar fi glicerina. Va da aceeași scară în aceleași puncte? Desigur, pentru a fi de acord cu termometrul cu mercur, termometrul cu glicerină trebuie să aibă 0 ° când gheața se topește și 100 ° când apa fierbe. Dar citirile termometrului vor fi aceleași la temperaturi intermediare? Se pare că nu atunci când termometrul cu mercur arată 50,0 ° C, termometrul cu glicerină arată 47,6 ° C. În comparație cu termometrul cu mercur, termometrul cu glicerină rămâne puțin în urmă în prima jumătate a drumului dintre punctul de topire al gheții și fierbere. punct de apă. (Puteți face termometre care vor da o discrepanță și mai mare. De exemplu, un termometru cu vapori de apă ar citi 12 ° în punctul în care mercurul este de 50 °!

Rezultă așa-numita scară Celsius, care este utilizată pe scară largă astăzi. În SUA, Anglia și în alte țări se folosește scara Fahrenheit, pe care punctele de topire a gheții și apă clocotită sunt marcate cu numerele 32 și 212. Inițial, scara Fahrenheit a fost construită pe alte două puncte. Temperatura amestecului de congelare a fost luată ca zero și a fost atribuit numărul 96 (un număr care se descompune într-un număr mare de factori și, prin urmare, este convenabil în manipulare). temperatura normala corpul uman. După modificare, când numerele întregi au fost comparate cu punctele standard, temperatura corpului sa dovedit a fi între 98 și 99. Temperatura camerei 68 ° R corespunde cu 20 ° C. Deși trecerea de la o scară la alta modifică valoarea numerică a unitatea de temperatură, nu afectează conceptul în sine.temperatura. Cel mai recent acord internațional a introdus o altă modificare: în locul punctelor standard de topire a gheții și apă de fierbere, care determină scara, au fost adoptate „zero absolut” și „punct triplu” pentru apă. Deși această modificare a definiției temperaturii este fundamentală, în mod obișnuit munca stiintifica nu face nicio diferență. Pentru punctul triplu, numărul este ales astfel încât noua scară să se potrivească foarte bine cu cea veche.
2> Acest raționament este oarecum naiv. De asemenea, sticla se extinde. Expansiunea sticlei afectează înălțimea coloanei de mercur? Din acest motiv, pe lângă simpla expansiune a mercurului, termometrul indică? Să presupunem că două termometre conțin mercur pur, dar bilele lor sunt făcute din diferite tipuri de sticlă cu expansiuni diferite. Va afecta rezultatul?

3. Aflați greutatea corporală P = ρgV

4. Să se determine presiunea exercitată de corp pe o suprafață orizontală P = , unde F=P

Lucrarea experimentală nr. 12

Subiect: „Investigarea dependenței citirilor termometrului de conditii externe».

Ţintă: investigați dependența citirilor termometrului în funcție de condițiile externe: dacă razele soarelui cad pe termometru sau dacă acesta este la umbră, pe ce substrat se află termometrul, ce ecran color acoperă termometrul de razele solare.

Sarcini:

Educațional: educație pentru acuratețe, capacitatea de a lucra în echipă;

Echipament: lampă de masă, termometru, foi de hârtie albă și neagră.

Care este temperatura aerului din cameră și de pe stradă de care sunt interesați oamenii în fiecare zi. Există un termometru pentru măsurarea temperaturii aerului în aproape fiecare casă, dar nu fiecare persoană știe să-l folosească corect. În primul rând, mulți nu înțeleg însăși sarcina de a măsura temperatura aerului. Această neînțelegere este evidentă mai ales în zilele toride de vară. Când meteorologii raportează că temperatura aerului la umbră a ajuns la 32°C, mulți oameni „specifică” așa ceva: „Și la soare termometrul a trecut de 50°C!” Au sensul asemenea clarificări? Pentru a răspunde la această întrebare, efectuați următorul studiu experimental și trageți propriile concluzii.

Progres:

Experiență 1. Măsurați temperatura aerului „la soare” și „la umbră”. Utilizați o lampă de masă ca „Soarele”.

Prima dată, așezați termometrul la o distanță de 15-20 cm de lampă pe masă, a doua oară, fără a schimba locația lămpii în raport cu termometrul, creați o „umbră” cu o foaie de hârtie, așezând este lângă lampă. Înregistrați citirile termometrului.

Experimentul 2. Efectuați măsurători de temperatură „la soare” în condițiile folosirii mai întâi a unui substrat întunecat, apoi a unui substrat ușor sub termometru. Pentru a face acest lucru, așezați mai întâi termometrul pe o coală de hârtie albă, a doua oară pe o coală de hârtie neagră. Înregistrați citirile termometrului.

Experimentul 3. Efectuați măsurători „la umbră” blocând lumina de la lampă cu o coală de hârtie albă așezată direct pe termometru. Înregistrați citirea termometrului. Repetați experimentul, înlocuind hartie alba foaie neagra.

Luați în considerare rezultatele experimentelor efectuate și trageți concluzii, unde și cum ar trebui montat un termometru în afara ferestrei pentru a măsura temperatura aerului pe stradă?

O serie de experimente cu executie corecta dă următoarele rezultate.

Experiența 1 arată că citirile termometrului „la soare” sunt vizibil mai mari decât citirile sale „la umbră”. Acest fapt trebuie să primească următoarea explicație. În absența razelor solare, temperaturile aerului și ale mesei sunt aceleași. Ca urmare a schimbului de căldură cu masa și aerul, termometrul intră în echilibru termic cu acestea și arată temperatura aerului.

Când „soarele” nu este acoperit de o foaie de hârtie, sub acțiunea radiației absorbite a „soarelui” temperatura mesei crește, iar aerul transparent aproape că nu este încălzit de această radiație. Termometrul, pe de o parte, realizează schimbul de căldură cu suprafața mesei și, pe de altă parte, cu aerul. Ca urmare, temperatura sa este mai mare decât temperatura aerului, dar mai mică decât temperatura de suprafață a mesei. Care este atunci sensul citirilor termometrului „la soare”?

Un iubitor încăpățânat de măsurarea temperaturii aerului „la soare” poate obiecta asupra faptului că nu este interesat de temperatura aerului „la umbră”, atunci când el însuși este „la soare”. Să nu fie temperatura aerului, ci doar citirile termometrului „la soare”, dar acestea sunt cele care îl interesează. În acest caz, rezultatele experimentului 2 îi vor fi utile.

Experimentul 2 arată că pe hârtie albă, care reflectă bine lumina, citirile termometrului sunt mult mai mici decât pe hârtie neagră, care absoarbe bine radiația luminoasă și se încălzește mai mult. Prin urmare, nu există un răspuns fără echivoc la întrebarea despre citirile termometrului „la soare”. Rezultatul va depinde puternic de culoarea substratului de sub termometru, de culoarea și structura suprafeței cilindrului termometrului și de prezența sau absența vântului.

Temperatura aerului din exterior, atunci când este măsurată departe de obiectele încălzite de radiația solară și cu excluderea expunerii directe la radiații de pe termometru, este aceeași „la soare” și „la umbră”, aceasta este doar temperatura aerului. Dar ar trebui cu adevărat măsurat doar „la umbră”.

Dar crearea unei „umbre” pentru un termometru într-o zi însorită nu este, de asemenea, o sarcină ușoară. Acest lucru este confirmat de rezultatele experimentului 3. Ele arată că atunci când ecranul este aproape de termometru, încălzirea ecranului prin radiația solară va duce la erori semnificative în măsurarea temperaturii aerului într-o zi însorită. Creșterea temperaturii va fi deosebit de mare atunci când ecranul este întunecat, deoarece un astfel de ecran absoarbe aproape toată energia radiației solare incidente pe el și mult mai puțin atunci când ecranul este alb, deoarece un astfel de ecran reflectă aproape toată energia radiației solare. radiația solară incidentă asupra acestuia.

După ce a făcut așa ceva studiu pilot Este necesar să discutăm o întrebare practic importantă: cum, în practică, este necesar să se măsoare temperatura aerului în stradă? Răspunsul la această întrebare ar putea fi ceva de genul acesta. Dacă apartamentul are o fereastră orientată spre nord, atunci în spatele acestei ferestre trebuie să întăriți termometrul străzii. Dacă nu există o astfel de fereastră în apartament, termometrul trebuie plasat cât mai departe de pereții încălziți de soare, vizavi de geamurile slab încălzite. Cilindrul termometrului trebuie protejat de încălzirea prin radiația solară. Rezultatele experimentului 3 arată că atunci când se încearcă protejarea termometrului de radiațiile solare, ecranul în sine se încălzește și încălzește termometrul. Deoarece Ecran alb se încălzește mai puțin, ecranul de protecție ar trebui să fie luminos, ar trebui să fie amplasat la o distanță suficientă de termometru.

În mod similar, se poate investiga dependența citirilor unui termometru de cameră de locația sa. Rezultatul executiei teme pentru acasă trebuie să existe o stabilire a faptului că citirile unui termometru de cameră depind de amplasarea acestuia în cameră. Dacă ne interesează temperatura aerului din cameră, atunci este necesar să excludem influența corpurilor încălzite și a radiației solare asupra acesteia. Lumina directă a soarelui nu trebuie să cadă pe termometru; termometrul nu trebuie plasat lângă dispozitive de încălzire și iluminat. Nu agățați termometrul pe peretele exterior al camerei, care este ridicat vara și temperatura scazuta raportat la temperatura camerei.

Lucrarea experimentală nr. 13

Subiect: „Determinarea procentului de zăpadă în apă”.

Ţintă: Determinați procentul de zăpadă în apă.

Sarcini:

Educațional: formarea capacității de a combina cunoștințele și abilitățile practice;

Dezvoltare: dezvoltare gandire logica, interes cognitiv.

Echipament: calorimetru, termometru, pahar, vas cu apa din camera, amestec de zapada si apa, corp calorimetric.

Prima varianta

Progres:

1. Se toarnă atât de multă apă în calorimetru cu amestecul, încât toată zăpada să se topească. Temperatura apei rezultate a fost t=0.

2. Notați ecuația echilibru termic ad-hoc:

m1 \u003d cm3 (t2-t1), unde c este căldura specifică a apei, este căldura specifică de topire a gheții, m1 este masa zăpezii, m2 este masa apei în zăpadă, m3 este masa apei infuzate , t este temperatura apei infuzate.

Prin urmare =

Procentul dorit =;

3. Valoarea m1 + m2 poate fi determinată turnând toată apa din calorimetru în cilindrul de măsurare și măsurând masa totală de apă m. Deoarece m= m1 + m2 + m3, atunci

m1 + m2 = m - m3. Prin urmare,

=

A doua varianta

Echipament: calorimetru, termometru, cântare și greutăți, un pahar cu apă caldă, un bulgăre de zăpadă umedă, un corp calorimetric.

Progres:

1. Cântăriți un calorimetru gol și apoi un calorimetru cu un bulgăre de zăpadă umedă. Prin diferență, determinăm masa unui bulgăre de zăpadă umedă (m).

Bucul conține *x grame de apă și *(100 - x) grame de zăpadă, unde x este procentul de apă din bulgăre.

Temperatura zăpezii umede 0.

2. Acum adăugăm atât de multă apă caldă (mw) la calorimetru cu un bulgăre de zăpadă umedă, astfel încât toată zăpada să se topească, după ce am măsurat în prealabil temperatura apei calde (to).

3. Cântărim calorimetrul cu apă și zăpadă topită și, prin diferența de greutăți, determinăm masa de apă caldă adăugată (mw).

4. Măsurăm temperatura finală cu un termometru (tocm.).

5. Să scriem ecuația bilanţului termic:

cmv t \u003d * (100 - x) + c (m + mv) la cm.,

Unde c este capacitatea termică specifică a apei-4200J/kg , - căldura specifică de topire a zăpezii

3,3 *105 J/kg.

6. Din ecuația rezultată, exprimăm

X=100 -

Lucrarea experimentală nr. 14

Subiect: „Determinarea căldurii de fuziune a gheții”.

Ţintă: determina căldura de fuziune a gheții .

Sarcini:

Educațional: formarea capacității de a combina cunoștințele și abilitățile practice;

Educațional: educație pentru acuratețe, capacitatea de a lucra în echipă;

Dezvoltare: dezvoltarea gândirii logice, interes cognitiv.

Echipament: termometru, apă, gheață, cilindru de măsurare.

Progres:

1. Puneți o bucată de gheață într-un vas gol și turnați suficientă apă din cilindrul de măsurare în el pentru a topi toată gheața.

2. În acest caz, ecuația bilanţului termic poate fi scrisă simplu:

St1 (t1 - t2) = t2

unde m2 este masa gheții, mx este masa apei turnate, tx este temperatura inițială a apei, t2 este temperatura finală a apei egală cu 0 °C, K este căldura specifică de topire a gheții. Din ecuația de mai sus găsim:

3. Masa gheții poate fi determinată prin scurgerea apei rezultate într-un cilindru de măsurare și măsurarea masei totale de apă și gheață:

М = + Т2 = ρаod, Vtot.

Din moment ce m2 \u003d M - m1, atunci

Lucrarea experimentală nr. 15

Ţintă: folosind echipamentul propus și un tabel de dependență a presiunii aburului saturat de temperatură, determinați umiditatea absolută și relativă a aerului din cameră.

Sarcini:

Educațional: formarea capacității de a combina cunoștințele și abilitățile practice;

Educațional: educație pentru acuratețe, capacitatea de a lucra în echipă;

Dezvoltare: dezvoltarea gândirii logice, interes cognitiv.

Echipamente: pahar, termometru, gheata, apa.

Progres:

1. Umiditatea absolută a aerului este cel mai ușor de determinat prin punctul de rouă. Pentru a măsura punctul de rouă, trebuie mai întâi să măsurați temperatura t1 a aerului. Apoi luați un pahar de sticlă obișnuit, turnați puțină apă în el la temperatura camerei și puneți un termometru în apă.

2. Într-un alt vas, trebuie să pregătiți un amestec de apă cu gheață și să adăugați puțin din acest vas apă receîntr-un pahar cu apă și într-un termometru până când apare roua pe pereții paharului. Trebuie să vă uitați la peretele paharului opus nivelului apei din pahar. Când se atinge punctul de rouă, peretele sticlei de sub nivelul apei devine opac din cauza numeroaselor picături mici de rouă condensate pe sticlă. În acest moment, trebuie să luați citirile t2 ale termometrului.

3. Pe baza valorii temperaturii t2 - punctul de rouă - se poate determina din tabel densitatea ρ a aburului saturat la temperatura t2. Va fi umiditate absolută aerul atmosferic. Apoi puteți găsi valoarea densității r0 a aburului saturat la temperatura t1 din tabel. Pe baza valorilor găsite ale densității r a vaporilor saturați la temperatura t2 și densității ρ0 a vaporilor saturați la temperatura camerei t1, determinăm umiditate relativă aer j.

Erori la instrumentele de măsură

Densitatea lichidelor, metalelor și aliajelor, solidelor și materialelor.