Celé dva roky skúšal švédsky astronóm Anders Celsius teplomer, ktorý už skôr vytvoril francúzsky zoológ a metalurg René Antoine Reaumur. Experimenty Celzia pr

Teplotné stupnice. Existuje niekoľko stupňovitých teplotných stupníc a teplota mrazu a varu vody sa zvyčajne považuje za referenčné body. Teraz je najbežnejšou stupnicou na svete stupnica Celzia. V roku 1742 švédsky astronóm Anders Celsius navrhol 100-stupňovú stupnicu teplomera, v ktorej 0 stupňov je bod varu vody pri normálnom atmosférickom tlaku a 100 stupňov je teplota topenia ľadu. Delenie stupnice je 1/100 tohto rozdielu. Keď sa začali používať teplomery, ukázalo sa, že je vhodnejšie zameniť 0 a 100 stupňov. Možno sa na tom zúčastnil Carl Linné (vyučoval medicínu a prírodné vedy na tej istej univerzite v Uppsale, kde Celsius vyučoval astronómiu), ktorý v roku 1838 navrhol brať teplotu topenia ľadu ako teplotu 0, ale zdá sa, že nepomyslel na druhý referenčný bod. . Doteraz sa stupnica Celzia trochu zmenila: 0 °C sa stále považuje za teplotu topenia ľadu pri normálny tlakčo v skutočnosti nezávisí od tlaku. Ale bod varu vody pri atmosférickom tlaku je teraz 99 975 °C, čo neovplyvňuje presnosť merania takmer všetkých teplomerov okrem špeciálnych presných. Známe sú aj Fahrenheitove teplotné stupnice Kelvina Reaumura a iné.. Fahrenheitova teplotná stupnica (v druhej verzii prijatej od roku 1714) má tri pevné body: 0° zodpovedá teplote zmesi ľadovej vody a čpavku 96° – telesná teplota zdravý človek(pod pažou alebo v ústach). Referenčná teplota na porovnanie rôznych teplomerov bola 32 °C pre teplotu topenia ľadu. Fahrenheitova stupnica je široko používaná anglicky hovoriace krajiny ale vo vedeckej literatúre sa takmer vôbec nepoužíva. Na prevod teploty v stupňoch Celzia (°C) na teplotu Fahrenheita (°F) existuje vzorec °F = (9/5)°C + 32 a na opačný prevod existuje vzorec °C = (5/9)(° F-32)). Obe stupnice - Fahrenheit aj Celzia - sú veľmi nepohodlné pri vykonávaní experimentov v podmienkach, keď teplota klesá pod bod mrazu vody a je vyjadrená ako záporné číslo. Pre takéto prípady boli zavedené absolútne teplotné stupnice, ktoré sú založené na extrapolácii na takzvanú absolútnu nulu – bod, v ktorom by sa mal molekulárny pohyb zastaviť. Jedna z nich sa nazýva Rankinova stupnica a druhá je absolútna termodynamická stupnica; teploty sa merajú v stupňoch Rankina (°Ra) a kelvinoch (K). Obe stupnice začínajú pri absolútnej nulovej teplote a bod tuhnutia vody zodpovedá 491 7° R a 273 16 K. Počet stupňov a kelvinov medzi bodmi tuhnutia a varu vody na Celziovej stupnici a absolútnej termodynamickej stupnici je rovnaký. a rovná sa 100; pre stupnice Fahrenheita a Rankina je to tiež rovnaké, ale rovná sa 180. Stupne Celzia sa prevedú na kelviny pomocou vzorca K = °C + 273 16 a stupne Fahrenheita sa prevedú na stupne Rankina pomocou vzorca °R = °F + 459 7. je v Európe bežná už dlho Reaumurova stupnica, ktorú v roku 1730 zaviedol Rene Antoine de Reaumur. Nie je stavaný svojvoľne ako stupnica Fahrenheita, ale v súlade s tepelnou rozťažnosťou alkoholu (v pomere 1000:1080). 1 stupeň Reaumur sa rovná 1/80 teplotného intervalu medzi bodmi topiaceho sa ľadu (0°R) a vriacej vody (80°R), t.j. 1°R = 1,25°C 1°C = 0,8°R. ale teraz sa prestal používať.

Teraz nám chýba už len sneh, pohár, teplomer a trochu trpezlivosti. Prinesieme hrnček snehu z mrazu, dáme na teplé, ale nie horúce miesto, ponoríme do snehu teplomer a sledujeme teplotu. Spočiatku sa ortuťový stĺpec bude plaziť smerom nahor pomerne rýchlo. Sneh zostáva suchý. Po dosiahnutí nuly sa ortuťový stĺpec zastaví. Od tohto momentu sa sneh začína topiť. Na dne pohára sa objaví voda, no teplomer stále ukazuje nulu. Sústavným miešaním snehu nie je ťažké uistiť sa, že kým sa celý neroztopí, ortuť sa nepohne.

Čo spôsobuje zastavenie teploty a práve v čase, keď sa sneh mení na vodu? Teplo dodávané do pohára sa celé vynakladá na zničenie kryštálov snehových vločiek. A akonáhle sa zrúti posledný kryštál, teplota vody začne stúpať.

Rovnaký jav možno pozorovať pri tavení akýchkoľvek iných kryštalických látok. Všetky vyžadujú určité množstvo tepla, aby sa zmenili z pevnej látky na kvapalinu. Toto množstvo, celkom špecifické pre každú látku, sa nazýva teplo topenia.

Teplo topenia je pre rôzne látky rôzne. A práve tu, keď začneme porovnávať špecifické teplo topenia pre rôzne látky, opäť medzi nimi vyniká voda. Rovnako ako špecifická tepelná kapacita, merné teplo topenia ľadu je oveľa väčšie ako teplo topenia akejkoľvek inej látky.

Na roztavenie jedného gramu benzénu potrebujete 30 kalórií, teplo fúzie cínu je 13 kalórií, olovo - asi 6 kalórií, zinok - 28, meď - 42 kalórií. A premena ľadu na vodu pri nula stupňoch vyžaduje 80 kalórií! Toto množstvo tepla stačí na zvýšenie teploty jedného gramu tekutej vody z 20 stupňov na teplotu varu. Len jeden kov, hliník, má špecifické teplo topenia, ktoré prevyšuje teplo topenia ľadu.

Takže voda pri nule stupňov sa líši od ľadu s rovnakou teplotou v tom, že každý gram vody obsahuje o 80 kalórií viac tepla ako gram ľadu.

Teraz, keď vieme, aké vysoké je teplo topenia ľadu, vidíme, že nemáme dôvod sa niekedy sťažovať, že sa ľad topí „príliš rýchlo“. Ak by mal ľad rovnaké teplo topenia ako väčšina ostatných telies, roztopil by sa niekoľkonásobne rýchlejšie.

V živote našej planéty má topenie snehu a ľadu absolútne výnimočný význam. Treba si uvedomiť, že samotná ľadová pokrývka zaberá viac ako tri percentá celku zemského povrchu alebo 11 percent všetkej pôdy. V oblasti južného pólu leží obrovský kontinent Antarktída, väčší ako Európa a Austrália dohromady, pokrytý súvislou vrstvou ľadu. Permafrost vládne miliónom štvorcových kilometrov zeme. Samotné ľadovce a permafrost tvoria pätinu pevniny. K tomu musíme pripočítať zahrnutý povrch zimný čas sneh. A potom môžeme povedať, že jedna štvrtina až jedna tretina krajiny je vždy pokrytá ľadom a snehom. Niekoľko mesiacov v roku táto plocha presahuje polovicu celej pevniny.

Je jasné, že obrovské masy zamrznutej vody nemôžu ovplyvniť klímu Zeme. Aké obrovské množstvo slnečného tepla sa minie len na roztopenie jednej snehovej pokrývky na jar! Koniec koncov, v priemere dosahuje hrúbku asi 60 centimetrov a na každý gram musíte minúť 80 kalórií. Slnko je ale taký silný zdroj energie, že v našich zemepisných šírkach sa niekedy s touto prácou vyrovná aj za niekoľko dní. A je ťažké si predstaviť, aká povodeň by nás čakala, keby mal ľad napríklad rovnaké teplo topenia ako olovo. Všetok sneh by sa mohol roztopiť za jeden deň alebo dokonca za niekoľko hodín a potom by rieky, vzduté do mimoriadnych veľkostí, zmyli z povrchu zeme najúrodnejšiu vrstvu pôdy a rastlín, čo by prinieslo nevýslovné katastrofy pre celý život. na Zemi.

Ľad, keď sa topí, absorbuje obrovské množstvo tepla. Rovnaké množstvo tepla uvoľňuje voda pri zamrznutí. Ak by mala voda malé teplo fúzie, potom by naše rieky, jazerá a moria pravdepodobne zamrzli po prvom mraze.

Takže okrem vysokej tepelnej kapacity vody pribudla ďalšia pozoruhodná vlastnosť – vysoké teplo topenia.

29. marca 1561 sa narodil taliansky lekár Santorio – jeden z vynálezcov prvého ortuťového teplomera, prístroja, ktorý bol na tú dobu inováciou a bez ktorého sa dnes už nikto nezaobíde.

Santorio bol nielen lekár, ale aj anatóm a fyziológ. Pôsobil v Poľsku, Maďarsku a Chorvátsku, aktívne študoval dýchacie procesy, „neviditeľné výpary“ z povrchu kože a robil výskum v oblasti ľudského metabolizmu. Santorio robil experimenty na sebe a študoval vlastnosti Ľudské telo vytvoril mnoho meracích prístrojov - zariadenie na meranie sily pulzácie tepien, váhy na sledovanie zmien hmotnosti človeka a prvý ortuťový teplomer.

Traja vynálezcovia

Dnes je dosť ťažké povedať, kto presne vytvoril teplomer. Vynález teplomera sa pripisuje mnohým vedcom naraz - Galileo, Santorio, Lord Bacon, Robert Fludd, Scarpi, Cornelius Drebbel, Porte a Salomon de Caus. Dôvodom je skutočnosť, že mnohí vedci súčasne pracovali na vytvorení zariadenia, ktoré by pomohlo merať teplotu vzduchu, pôdy, vody a ľudí.

V Galileových vlastných spisoch nie je žiadny popis tohto zariadenia, ale jeho študenti dosvedčili, že v roku 1597 vytvoril termoskop - prístroj na získavanie vody pomocou tepla. Termoskop bola malá sklenená guľa s priletovanou sklenenou trubicou. Rozdiel medzi termoskopom a moderným teplomerom je v tom, že pri Galileovom vynáleze namiesto ortuti expandoval vzduch. Tiež sa dal použiť len na posúdenie relatívneho stupňa zahriatia alebo ochladenia tela, keďže ešte nemal stupnicu.

Santorio z univerzity v Padove vytvoril vlastný prístroj, pomocou ktorého bolo možné merať teplotu Ľudské telo, ale zariadenie bolo také objemné, že bolo inštalované na dvore domu. Santoriov vynález mal tvar gule a podlhovastej navíjacej trubice, na ktorej boli nakreslené dieliky, voľný koniec trubice bol naplnený tónovanou kvapalinou. Jeho vynález sa datuje do roku 1626.

V roku 1657 florentskí vedci zdokonalili Galileov termoskop, najmä tým, že prístroj vybavili guľôčkovou stupnicou.

Neskôr sa vedci pokúsili prístroj vylepšiť, ale všetky teplomery boli vzduchové a ich hodnoty záviseli nielen od zmien telesnej teploty, ale aj od atmosferický tlak.

Prvé kvapalinové teplomery boli popísané v roku 1667, no ak voda zamrzla, praskli, a tak sa na ich výrobu začal používať vínny alkohol. K vynálezu teplomera, ktorého údaje by neboli určené zmenami atmosférického tlaku, došlo vďaka experimentom fyzika Evangelisty Torricelliho, študenta Galilea. Výsledkom bolo, že teplomer bol naplnený ortuťou, otočený hore dnom, do guľôčky bol pridaný farebný alkohol a horný koniec trubice bol zapečatený.

Jediná stupnica a ortuť

Vedci dlho nemohli nájsť východiskové body, medzi ktorými by sa vzdialenosť dala rovnomerne rozdeliť.

Body rozmrazovania ľadu a roztopenej vody boli navrhnuté ako počiatočné údaje pre stupnicu. maslo, bod varu vody a niektoré abstraktné pojmy ako „významný stupeň chladu“.

Teplomer modernej formy, najvhodnejší pre domáce použitie, s presnou meracou stupnicou vytvoril nemecký fyzik Gabriel Fahrenheit. Svoju metódu na vytvorenie teplomera opísal v roku 1723. Spočiatku Fahrenheit vytvoril dva alkoholové teplomery, ale potom sa fyzik rozhodol použiť v teplomere ortuť. Fahrenheitova stupnica bola založená na troch ustálených bodoch:

prvý bod sa rovnal nule stupňov - to je teplota zloženia vody, ľadu a amoniaku;
druhá, označená 32 stupňov, je teplota zmesi vody a ľadu;
tretí, bod varu vody, bol 212 stupňov.
Váha bola neskôr pomenovaná po jej tvorcovi.

Odkaz
Dnes je najrozšírenejšia Celziova stupnica, v USA a Anglicku sa stále používa stupnica Fahrenheit a vo vedeckom výskume sa používa Kelvinova stupnica.
Ale bol to švédsky astronóm, geológ a meteorológ Anders Celsius, ktorý v roku 1742 konečne stanovil oba konštantné body - topiaci sa ľad a vriacu vodu. Vzdialenosť medzi bodmi rozdelil na 100 intervalov, pričom číslo 100 označovalo bod topenia ľadu a 0 bod varu vody.

Dnes sa stupnica Celzia používa obrátená, to znamená, že teplota topenia ľadu je 0 ° a teplota varu vody je 100 °.

Podľa jednej verzie stupnicu „prevrátili“ jeho súčasníci a krajania, botanik Carl Linnaeus a astronóm Morten Stremer, po smrti Celzia, ale podľa inej Celsius sám svoju váhu obrátil na Stremerovu radu.

V roku 1848 anglický fyzik William Thomson (Lord Kelvin) dokázal možnosť vytvorenia absolútnej teplotnej stupnice, kde referenčným bodom je hodnota absolútnej nuly: -273,15°C - pri tejto teplote už nie je možné ďalšie ochladzovanie telies.

Už v polovici 18. storočia sa teplomery stali obchodným artiklom, vyrábali ich remeselníci, no do medicíny sa teplomery dostali oveľa neskôr, v polovici 19. storočia.

Moderné teplomery

Ak v 18. storočí došlo k „boomu“ objavov v oblasti systémov merania teploty, dnes sa čoraz viac pracuje na vytvorení metód merania teploty.

Rozsah použitia teplomerov je mimoriadne široký a má osobitný význam pre moderný život osoba. Teplomer za oknom hlási vonkajšiu teplotu, teplomer v chladničke pomáha kontrolovať kvalitu skladovania potravín, teplomer v rúre umožňuje udržiavať teplotu pri pečení a teplomer meria telesnú teplotu a pomáha posúdiť príčiny nekvalitného jedla. zdravie.
Teplomer je najbežnejším typom teplomeru a je to ten, ktorý nájdete v každej domácnosti. Ortuťové teplomery, ktoré boli kedysi geniálnym objavom vedcov, sa však postupne stávajú minulosťou ako nebezpečné. Ortuťové teplomery obsahujú 2 gramy ortuti a majú najvyššiu presnosť pri určovaní teploty, no potrebujete s nimi nielen správne zaobchádzať, ale aj vedieť, čo robiť, ak sa teplomer náhle rozbije.
Ortuťové teplomery sú nahrádzané elektronickými alebo digitálnymi teplomermi, ktoré fungujú na báze zabudovaného kovového senzora. Existujú aj špeciálne termopásiky a infračervené teplomery.

Otázka „Čo je to teplotná stupnica? - vhodné pre každého fyzika - od študenta až po profesora. Úplná odpoveď na túto otázku by zaplnila celú knihu a slúžila by ako dobrá ilustrácia meniacich sa názorov a pokroku fyzikov za posledné štyri storočia.
Teplota je stupeň ohrevu na určitej stupnici. Citlivosť vlastnej kože môžete použiť na hrubý odhad bez teplomera, no naše zmysly pre teplo a chlad sú obmedzené a nespoľahlivé.

Skúsenosti. Citlivosť kože na teplo a chlad. Táto skúsenosť je veľmi poučná. Umiestnite tri misky s vodou: jednu s veľmi horúcou vodou, jednu s mierne teplou vodou a tretiu s veľmi studenou vodou. Položte jednu ruku do horúcej a druhú do studenej na 3 minúty. Potom vložte obe ruky do umývadla s teplou vodou. Teraz sa opýtajte každej ruky, čo vám „povie“ o teplote vody?

Teplomer nám presne hovorí, o koľko je daná vec teplejšia alebo chladnejšia; s jeho pomocou môžeme porovnávať stupeň ohrevu rôznych predmetov, opakovaným používaním môžeme porovnávať pozorovania uskutočnené v rôznych časoch. Je vybavený určitou konštantnou, reprodukovateľnou stupnicou – charakteristickou črtou každého dobrého nástroja. Spôsob výroby teplomera a samotné zariadenie nám diktujú stupnicu a merací systém, ktorý musíme použiť. Prechod od drsných vnemov k nástroju so stupnicou nie je len vylepšením nášho pletenia. Vymýšľame a zavádzame nový pojem – teplotu.
Naša hrubá myšlienka tepla a chladu obsahuje v zárodku pojem teploty. Výskum ukazuje, že pri zahrievaní sa mnohé z najdôležitejších vlastností vecí menia a... na štúdium týchto zmien sú potrebné teplomery. Široké používanie teplomerov v každodennom živote odsúva význam pojmu teplota do úzadia. Myslíme si, že teplomer meria teplotu nášho tela, vzduchu alebo vody vo vani, hoci v skutočnosti ukazuje iba svoju vlastnú teplotu. Zmeny teploty od 60 do 70° a od 40 do 50° považujeme za rovnaké. Zjavne však nemáme záruku, že sú naozaj rovnaké. Len z definície ich môžeme považovať za rovnaké Teplomery sú nám stále užitočné ako verní služobníci. Je však jej Panna teplota skutočne skrytá za ich oddanou „tvárou“ – stupnicou?

Jednoduché teplomery a stupnica Celzia
Teplotu v teplomeroch ukazuje kvapka kvapaliny (ortuť alebo farebný lieh) expandujúca pri zahrievaní, umiestnená v trubici s deliacimi časťami. Aby sa stupnica jedného teplomera zhodovala s druhým, vezmeme dva body: topenie ľadu a varenie vody za štandardných podmienok a pridelíme im dieliky 0 a 100 a interval medzi nimi rozdelíme na 100 rovnakých častí. . Ak je teda podľa jedného teplomera teplota vody vo vani 30°, tak to isté ukáže akýkoľvek iný teplomer (ak je správne nakalibrovaný), aj keď má bublinku a hadičku úplne inej veľkosti. V prvom teplomere ortuť expanduje o 30/100 expanzie z bodu topenia do bodu varu. Je rozumné očakávať, že v iných teplomeroch bude ortuť expandovať rovnakou mierou a budú ukazovať aj 30°. Tu sa spoliehame na univerzálnosť prírody 2>.
Predpokladajme, že teraz vezmeme inú tekutinu, napríklad glycerín. Poskytne to rovnakú stupnicu v rovnakých bodoch? Samozrejme, pre harmonizáciu s ortuťou musí mať glycerínový teplomer 0°, keď sa topí ľad a 100°, keď vrie voda. Ale budú hodnoty teplomera rovnaké pri stredných teplotách? Ukazuje sa, že keď ortuťový teplomer ukazuje 50,0 ° C, glycerínový teplomer ukazuje 47,6 ° C. V porovnaní s ortuťovým teplomerom glycerínový teplomer trochu zaostáva v prvej polovici cesty medzi bodom topenia ľadu a varom. bod vody. (Môžete vyrobiť teplomery, ktoré poskytnú ešte väčší nesúlad. Napríklad teplomer s vodnou parou by ukázal 12° v bode, kde je ortuť 50°!

Vznikne tak takzvaná Celziova stupnica, ktorá je dnes široko používaná. V USA, Anglicku a niektorých ďalších krajinách sa používa stupnica Fahrenheit, na ktorej sú body topenia ľadu a vriacej vody označené číslami 32 a 212. Pôvodne bola stupnica Fahrenheit založená na dvoch iných bodoch. Teplota mraziacej zmesi bola braná ako nula a bolo porovnané číslo 96 (číslo, ktoré možno rozdeliť na veľké množstvo faktorov a preto je vhodné ho použiť). normálna teplotaĽudské telo. Po úprave, kedy boli k štandardným bodom priradené celé čísla, bola telesná teplota medzi 98 a 99. Izbová teplota 68° R zodpovedá 20° C. Aj keď prechod z jednej stupnice na druhú mení číselnú hodnotu teploty jednotka, neovplyvňuje samotnú teplotu konceptu. Posledná medzinárodná dohoda priniesla ďalšiu zmenu: namiesto štandardných bodov topenia ľadu a vriacej vody, ktoré definovali stupnicu, sa prijalo prijatie „absolútnej nuly“ a „trojitého bodu“ pre vodu. Hoci táto zmena v definícii teploty je zásadná, v obvyklom vedecká práca nerobí to prakticky žiadny rozdiel. Pre trojitý bod je číslo zvolené tak, aby nová stupnica veľmi dobre súhlasila so starou.
2> Táto úvaha je trochu naivná. Sklo sa tiež rozťahuje Má expanzia skla vplyv na výšku stĺpca ortuti? Čo ukazuje teplomer z tohto dôvodu, okrem jednoduchej expanzie ortuti? Povedzme, že dva teplomery obsahujú čistú ortuť, ale ich guľôčky sú vyrobené z rôznych druhov skla s rôznou rozťažnosťou. Ovplyvní to výsledok?

3. Nájdite hmotnosť telesa P = ρgV

4. Určte tlak, ktorým pôsobí teleso na vodorovnú plochu P = , kde F=P

Experimentálna práca č.12

Téma: „Štúdia závislosti údajov teplomera na vonkajšie podmienky».

Cieľ: skúmajte závislosť údajov teplomera v závislosti od vonkajších podmienok: či slnečné lúče dopadajú na teplomer alebo či je v tieni, na akom podklade je teplomer, akou farbou je teplomer prekrytý pred slnečnými lúčmi.

Úlohy:

Vzdelávacie: vštepovanie presnosti, schopnosť pracovať v tíme;

Vybavenie: stolná lampa, teplomer, listy bieleho a čierneho papiera.

Aká je teplota vzduchu v miestnosti a vonku Ľudia sa zaujímajú každý deň. Takmer v každej domácnosti existuje teplomer na meranie teploty vzduchu, no nie každý vie, ako ho správne používať. Po prvé, mnohí nerozumejú samotnej úlohe merania teploty vzduchu. Toto nedorozumenie sa prejavuje najmä v horúcich letných dňoch. Keď meteorológovia hlásia, že teplota vzduchu v tieni dosiahla 32°C, mnohí ľudia „objasňujú“ asi toto: „A na slnku teplomer prekročil 50 °C!“ Majú takéto vysvetlenia zmysel? Ak chcete odpovedať na túto otázku, vykonajte nasledujúcu experimentálnu štúdiu a urobte si vlastné závery.

Pokrok:

Pokus 1. Zmerajte teplotu vzduchu „na slnku“ a „v tieni“. Použite stolnú lampu ako „Slnko“.

Prvýkrát umiestnite teplomer vo vzdialenosti 15-20 cm od lampy na stôl, druhýkrát, bez toho, aby ste zmenili umiestnenie lampy vzhľadom na teplomer, vytvorte „tieň“ pomocou listu papiera, umiestnením v blízkosti lampy. Zaznamenajte hodnoty teplomera.

Experiment 2. Merajte teplotu „na slnku“ s použitím najskôr tmavého a potom svetlého substrátu pod teplomerom. Za týmto účelom umiestnite teplomer prvýkrát na list bieleho papiera a druhýkrát na list čierneho papiera. Zaznamenajte hodnoty teplomera.

Experiment 3. Vykonajte merania „v tieni“ a blokujte svetlo z lampy pomocou listu bieleho papiera umiestneného priamo na teplomer. Zaznamenajte hodnoty teplomera. Opakujte experiment a nahraďte ho biely papierčierny papier.

Zvážte výsledky vykonaných experimentov a vyvodte závery: kde a ako by sa mal namontovať teplomer mimo okna na meranie vonkajšej teploty?

Séria experimentov s správne prevedenie dáva nasledujúce výsledky.

Experiment 1 ukazuje, že hodnoty teplomera „na slnku“ sú výrazne vyššie ako hodnoty „v tieni“. Túto skutočnosť je potrebné vysvetliť nasledovne. Pri nedostatku slnečného svetla sú teploty vzduchu a stola rovnaké. V dôsledku výmeny tepla so stolom a vzduchom sa teplomer s nimi dostane do tepelnej rovnováhy a ukazuje teplotu vzduchu.

Keď „slnko“ nie je zakryté listom papiera, pod vplyvom absorbovaného žiarenia „slnka“ teplota stola stúpa a priehľadný vzduch sa týmto žiarením takmer nezohrieva. Teplomer si na jednej strane vymieňa teplo s povrchom stola a na druhej strane so vzduchom. V dôsledku toho je jeho teplota vyššia ako teplota vzduchu, ale nižšia ako teplota povrchu stola. Aký je potom význam údajov teplomera „na slnku“?

Vytrvalý milovník merania teploty vzduchu „na slnku“ môže namietať, že ho nezaujíma teplota vzduchu „v tieni“, keď je sám „na slnku“. Nech to nie je teplota vzduchu, len hodnoty teplomera „na slnku“, ale práve tie ho zaujímajú. V tomto prípade budú pre neho užitočné výsledky experimentu 2.

Experiment 2 ukazuje, že na bielom papieri, ktorý dobre odráža svetlo, sú údaje teplomera výrazne nižšie ako na čiernom papieri, ktorý dobre absorbuje svetlo a viac sa zahrieva. V dôsledku toho neexistuje jasná odpoveď na otázku o údajoch teplomera „na slnku“. Výsledok bude vo veľkej miere závisieť od farby substrátu pod teplomerom, od farby a štruktúry povrchu teplomerového balóna a od prítomnosti alebo neprítomnosti vetra.

Vonkajšia teplota vzduchu, meraná ďaleko od predmetov ohrievaných slnečným žiarením a bez priameho vplyvu žiarenia na teplomer, je rovnaká „na slnku“ aj „v tieni“, je to jednoducho teplota vzduchu. V skutočnosti by sa však malo merať iba „v tieni“.

Ale vytvoriť „tieň“ pre teplomer za slnečného dňa tiež nie je ľahká úloha. Potvrdzujú to výsledky experimentu 3. Ukazujú, že ak je obrazovka umiestnená blízko teplomera, zahrievanie obrazovky slnečným žiarením povedie k významným chybám pri meraní teploty vzduchu za slnečného dňa. Zvýšenie teploty bude obzvlášť veľké, keď je obrazovka tmavá, pretože takáto obrazovka absorbuje takmer všetku energiu slnečného žiarenia, ktoré na ňu dopadá, a oveľa menej, keď je obrazovka biela, pretože takáto obrazovka odráža takmer všetku energiu slnečného žiarenia. incident na ňom.

Po vykonaní tohto experimentálny výskum Je potrebné prediskutovať prakticky dôležitú otázku: ako v praxi merať teplotu vzduchu vonku? Odpoveď na túto otázku môže znieť takto. Ak má byt okno orientované na sever, potom práve za týmto oknom musíte posilniť vonkajší teplomer. Ak v byte takéto okno nie je, teplomer treba umiestniť čo najďalej od slnkom vyhrievaných stien oproti slabo vyhrievaným okenným tabuliam. Fľaša teplomera musí byť chránená pred ohrevom slnečným žiarením. Výsledky experimentu 3 ukazujú, že pri pokuse chrániť teplomer pred slnečným žiarením sa samotná obrazovka zahrieva a zahrieva teplomer. Pretože Biela obrazovka sa menej zahrieva, ochranná clona by mala byť svetlá a mala by byť umiestnená v dostatočnej vzdialenosti od teplomera.

Podobná vec sa dá urobiť pri štúdiu závislosti údajov izbového teplomera od jeho umiestnenia. Výsledok popravy domáca úloha musí byť preukázaná skutočnosť, že hodnoty izbového teplomera závisia od jeho umiestnenia v miestnosti. Ak nás zaujíma teplota vzduchu v miestnosti, tak treba vylúčiť vplyv ohriatych telies a slnečného žiarenia na ňu. Teplomer by nemal byť vystavený priamemu slnečnému žiareniu, teplomer by nemal byť umiestnený v blízkosti vykurovacích alebo svetelných zariadení. Teplomer by ste nemali zavesiť na vonkajšiu stenu miestnosti, ktorá je v lete aj v zime vysoká. znížená teplota vzhľadom na teplotu vzduchu v miestnosti.

Experimentálna práca č.13

Téma: "Určenie percenta snehu vo vode."

Cieľ: Určte percento snehu vo vode.

Úlohy:

Vzdelávacie: rozvíjanie schopnosti spájať vedomosti a praktické zručnosti;

Vzdelávacie: rozvoj logické myslenie, kognitívny záujem.

Vybavenie: kalorimeter, teplomer, kadička, nádoba s izbovou vodou, zmes snehu a vody, kalorimetrické teleso.

Prvá možnosť

Pokrok:

1. Do kalorimetra so zmesou sa naleje toľko vody, aby sa všetok sneh roztopil. Teplota výslednej vody sa rovnala t=0.

2.Napíšme rovnicu tepelná bilancia ad hoc:

m1 = cm3(t2-t1), kde c je merná tepelná kapacita vody, je merné teplo topenia ľadu, m1 je hmotnosť snehu, m2 je hmotnosť vody v snehu, m3 je hmotnosť naliata voda, t je teplota naliatej vody.

Preto =

Požadované percento =;

3. Hodnota m1 + m2 sa zistí tak, že sa všetka voda z kalorimetra naleje do odmerného valca a odmeria sa celková hmotnosť vody m. Keďže m= m1 + m2 + m3, potom

m1 + m2 = m - m3. teda

=

Druhá možnosť

Výbava: kalorimeter, teplomer, váhy a závažia, pohár teplej vody, hruda mokrého snehu, kalorimetrické teleso.

Pokrok:

1. Odvážte prázdny kalorimeter a potom kalorimeter s hrudou mokrého snehu. Z rozdielu určíme hmotnosť hrudy mokrého snehu (m).

Hrudka obsahuje *x gramov vody a *(100 - x) gramov snehu, kde x je percento vody v hrudke.

Teplota mokrého snehu 0.

2. Teraz pridajte do kalorimetra toľko teplej vody (mw) s hrudou mokrého snehu, aby sa všetok sneh roztopil, po zmeraní teploty teplej vody (to).

3. Kalorimeter odvážime s vodou a roztopeným snehom a na základe rozdielu hmotností určíme hmotnosť pridanej teplej vody (mw).

4.Zmerajte konečnú teplotu (tocm) teplomerom.

5. Zapíšme si rovnicu tepelnej bilancie:

cmв t = *(100 - x) + с(m+ mв) tocm.,

Kde c je merná tepelná kapacita vody - 4200 J/kg , - špecifické teplo topenia snehu

3,3 * 105 J/kg.

6. Z výslednej rovnice vyjadríme

X = 100 -

Experimentálna práca č.14

Téma: "Určenie tepla topenia ľadu."

Cieľ: určiť teplo topenia ľadu .

Úlohy:

Vzdelávacie: rozvíjanie schopnosti spájať vedomosti a praktické zručnosti;

Vzdelávacie: vštepovanie presnosti, schopnosť pracovať v tíme;

Vývinové: rozvoj logického myslenia, kognitívneho záujmu.

Vybavenie: teplomer, voda, ľad, odmerný valec.

Pokrok:

1. Do prázdnej nádoby vložte kúsok ľadu a nalejte doň toľko vody z odmerného valca, aby sa všetok ľad roztopil.

2. V tomto prípade bude rovnica tepelnej bilancie napísaná jednoducho:

St1 (t1 - t2) = t2

kde t2 je hmotnosť ľadu, tx je hmotnosť naliatej vody, tx je počiatočná teplota vody, t2 je konečná teplota vody rovná 0 °C, K je špecifické teplo topenia ľadu. Z vyššie uvedenej rovnice zistíme:

3.Hmotnosť ľadu sa dá určiť vypustením výslednej vody do odmerného valca a meraním celkovej hmotnosti vody a ľadu:

M = + m2 = ρадь, Vtot.

Keďže m2 = M - m1, potom

Experimentálna práca č.15

Cieľ: pomocou navrhnutého zariadenia a tabuľky závislosti tlaku nasýtených pár od teploty určte absolútnu a relatívnu vlhkosť v miestnosti.

Úlohy:

Vzdelávacie: rozvíjanie schopnosti spájať vedomosti a praktické zručnosti;

Vzdelávacie: vštepovanie presnosti, schopnosť pracovať v tíme;

Vývinové: rozvoj logického myslenia, kognitívneho záujmu.

Vybavenie: sklo, teplomer, ľad, voda.

Pokrok:

1.Najjednoduchší spôsob určenia absolútnej vlhkosti vzduchu je podľa rosného bodu. Na meranie rosného bodu musíte najskôr zmerať teplotu t1 vzduchu. Potom vezmite obyčajný sklenený pohár, nalejte do neho trochu vody pri izbovej teplote a vložte do vody teplomer.

2. V inej nádobe musíte pripraviť zmes vody a ľadu a pridať trochu z tejto nádoby studená voda do pohára s vodou a teplomerom, kým sa na stenách pohára neobjaví rosa. Musíte sa pozrieť na stenu pohára oproti hladine vody v pohári. Po dosiahnutí rosného bodu sa stena skla pod hladinou vody otupí v dôsledku množstva malých kvapôčok rosy kondenzujúcich na skle. V tejto chvíli musíte odčítať údaje teplomera t2.

3. Na základe hodnoty teploty t2 - rosného bodu - možno z tabuľky určiť hustotu ρ nasýtenej pary pri teplote t2. Bude to absolútna vlhkosť atmosférický vzduch. Potom z tabuľky zistíte hodnotu hustoty r0 nasýtenej pary pri teplote t1. Zo zistených hodnôt hustoty r nasýtenej pary pri teplote t2 a hustoty ρ0 nasýtenej pary pri izbovej teplote t1 sa určí relatívna vlhkosť vzduch j.

Chyby meracích prístrojov

Hustota kvapalín, kovov a zliatin, pevných látok a materiálov.