Протягом двох років шведський астроном Андерс Цельсій перевіряв термометр створений раніше французьким зоологом і металургом Рене Антуаном Реомюром. Експерименти Цельсій

Температурні шкали. Існує кілька градуйованих температурних шкал і за точки відліку в них зазвичай взяті температури замерзання та кипіння води. Нині найпоширенішою у світі є шкала Цельсія. У 1742 шведський астроном Андерс Цельсій запропонував 100-градусну шкалу термометра в якій за 0 градусів приймається температура кипіння води при нормальному атмосферному тиску, а за 100 градусів - температура танення льоду. Розподіл шкали становить 1/100 цієї різниці. Коли стали використовувати термометри, виявилося зручніше поміняти місцями 0 і 100 градусів. Можливо в цьому брав участь Карл Лінней (він викладав медицину та природознавство в тому ж Упсальському університеті де Цельсій – астрономію) який ще в 1838 році запропонував за 0 температури прийняти температуру плавлення льоду, але схоже не додумався до другої реперної точки. На сьогодні шкала Цельсія дещо змінилася: за 0°C, як і раніше, прийнята температура танення льоду при нормальному тискуяка від тиску не дуже залежить. Проте температура кипіння води при атмосферному тиску тепер дорівнює 99 975°C що не відбивається на точності вимірювання практично всіх термометрів крім спеціальних прецизійних. Відомі також температурні шкали Фаренгейта Кельвіна Реомюра та ін. Температурна шкала Фаренгейта (у другому варіанті прийнятому з 1714 р.) має три фіксовані точки: 0° відповідав температурі суміші води льоду та нашатирю 96° – температурі тіла здорової людини(Під пахвою або в роті). Як контрольна температура для звіряння різних термометрів було прийнято значення 32° для точки танення льоду. Шкала Фаренгейта широко поширена в англомовних країнахале нею майже користуються у науковій літературі. Для переведення температури за Цельсієм (°С) у температуру за Фаренгейтом (°F) існує формула °F = (9/5)°C + 32, а для зворотного перекладу – формула °C = (5/9)(°F-32 ). Обидві шкали – як Фаренгейта і Цельсія – дуже незручні під час проведення експериментів за умов коли температура опускається нижче точки замерзання води та виражається негативним числом. Для таких випадків були введені абсолютні шкали температур, в основі яких лежить екстраполяція до так званого абсолютного нуля – точці в якій має припинитися молекулярний рух. Одна з них називається шкалою Ранкіна, а інша – абсолютною термодинамічною шкалою; температури за ними вимірюються у градусах Ранкіна (°Rа) та кельвінах (К). Обидві шкали починаються при температурі абсолютного нуля, а точка замерзання води відповідає 491 7° R і 273 16 K. Число градусів і кельвінів між точками замерзання та кипіння води за шкалою Цельсія та абсолютною термодинамічною шкалою однаково і дорівнює 100; для шкал Фаренгейта та Ранкіна воно теж однаково але дорівнює 180. Градуси Цельсія переводяться в кельвіни за формулою K = ° C + 273 16 а градуси Фаренгейта – у градуси Ранкіна за формулою ° R = ° F + 459 7. у Європі довгий час була поширена шкала Реомюра введена 1730 р. Рене Антуаном де Реомюром. Вона побудована не довільним чином як шкала Фаренгейта, а відповідно до теплового розширення спирту (відносно 1000:1080). 1 градус Реомюра дорівнює 1/80 частини температурного інтервалу між точками танення льоду (0°R) і кипіння води (80°R), тобто 1°R = 1.25°С, 1°C = 0.8°R. Проте нині вийшла із застосування.

Зараз нам знадобиться тільки сніг, чашка, термометр і трохи терпіння. Принесемо з морозу чашку снігу, поставимо її в тепле, але не гаряче місце, зануримо в сніг термометр і спостерігатимемо за температурою. Спочатку стовпчик ртуті порівняно швидко поповзе вгору. Сніг залишається ще сухим. Досягши нуля, стовпчик ртуті зупиниться. З цього моменту сніг починає танути. На дні чашки з'являється вода, а термометр, як і раніше, показує нуль. Безперервно перемішуючи сніг, неважко переконатися, що, поки весь він не розтане, ртуть не зрушить з місця.

Чим же викликана зупинка температури і якраз на той час, коли сніг перетворюється на воду? Тепло, що надходить до чашки, цілком витрачається на руйнування кристаликів-сніжинок. І як тільки останній кристал зруйнується, температура води почне підвищуватися.

Те саме явище можна спостерігати і при плавленні будь-яких інших кристалічних речовин. Всі вони вимагають деякої кількості теплоти для переходу з твердого стану рідке. Цю кількість, цілком визначену для кожної речовини, називають теплотою плавлення.

Розмір теплоти плавлення для різних речовин різна. І ось саме тут, коли ми починаємо порівнювати питомі теплоти плавлення для різних речовин вода знову виділяється серед них. Як і питома теплоємність, питома теплота плавлення льоду набагато перевищує теплоту плавлення будь-якої іншої речовини.

Щоб розплавити один грам бензолу, потрібно 30 калорій, теплота плавлення олова дорівнює 13 калорій, свинцю – близько 6 калорій, цинку – 28, міді – 42 калорії. А щоб перетворити при нулі градусів лід у воду, потрібно 80 калорій! Такої кількості теплоти достатньо підвищення температури одного грама рідкої води від 20 градусів до кипіння. Тільки в одного металу, алюмінію, питома теплота плавлення перевершує теплоту плавлення льоду.

Отже, вода при нулі градусів відрізняється від льоду при тій же температурі тим, що кожен грам води містить теплоти на 80 калорій більше, ніж грам льоду.

Тепер, знаючи, наскільки висока теплота плавлення льоду, ми бачимо, що нам немає жодних підстав скаржитися іноді, що лід тане "занадто швидко". Май лід таку ж теплоту плавлення, як більшість інших тіл, він танув би у кілька разів швидше.

У житті нашої планети танення снігу і льоду має виняткове значення. Потрібно пам'ятати, що тільки льодовиковий покрив займає понад три відсотки всієї земної поверхніабо 11 відсотків усієї суші. У районі південного полюса лежить величезний материк Антарктика, що перевищує за розмірами Європу та Австралію, разом узяті, вкритий суцільним шаром льоду. На мільйонах квадратних кілометрів суші панує вічна мерзлота. Тільки льодовики та вічна мерзлота становлять п'яту частину суші. До цього треба додати ще поверхню, занесену до зимовий чассніг. І тоді можна сказати, що від однієї чверті до однієї третини суші завжди вкрите льодом та снігом. Кілька місяців на рік ця площа перевищує половину всієї суші.

Зрозуміло, що величезні маси застиглої води що неспроможні не відбиватися на кліматі Землі. Яка колосальна кількість сонячного тепла витрачається на те, щоб розплавити навесні один сніговий покрив! Адже в середньому він досягає близько 60 сантиметрів завтовшки, а на кожен грам треба витратити 80 калорій. Але сонце - таке потужне джерело енергії, що в наших широтах воно справляється з цією роботою іноді за кілька днів. І важко уявити, яка повінь чекала б на нас, якби лід мав, наприклад, таку теплоту плавлення, як свинець. Весь сніг міг би розтанути за один день або навіть за кілька годин, і тоді річки, що розлилися до надзвичайних розмірів, змили б з поверхні землі і найродючіший шар грунту, і рослини, приносячи всьому живому на Землі незліченні лиха.

Лід, плавлячись, поглинає величезну кількість тепла. Така сама кількість тепла віддає вода при замерзанні. Якби вода мала невелику теплоту плавлення, то наші річки, озера та моря, мабуть, застигали б після перших заморозків.

Отже, до великої теплоємності води додалася ще одна чудова особливість – велика теплота плавлення.

29 березня 1561 р. народився італійський лікар Санторіо — один із винахідників першого ртутного термометра, апарату, який був нововведенням для того часу і без якого і сьогодні не обходиться жодна людина.

Санторіо був як лікарем, а й анатомом, і фізіологом. Він працював у Польщі, Угорщині та Хорватії, активно вивчав процес дихання, «невидимі випари» з поверхні шкіри, проводив дослідження в галузі обміну речовин людини. Досліди Санторіо проводив на собі та, вивчаючи особливості людського організму, Створив безліч вимірювальних приладів - прилад для вимірювання сили пульсації артерій, ваги для спостереження за змінами маси людини і перший ртутний термометр.

Три винахідники

Сказати сьогодні, хто саме створив термометр — досить складно. Винахід термометра приписують відразу багатьом вченим - Галілею, Санторіо, лорду Бекону, Роберту Фладду, Скарпі, Корнелію Дреббелю, Порте та Саломону де Каус. Це зумовлено тим, що багато вчених одночасно працювали над створенням апарату, який би допоміг виміряти температуру повітря, ґрунту, води, людини.

У своїх творах Галілея немає опису цього приладу, але його учні засвідчили, що в 1597 він створив термоскоп - апарат для підняття води за допомогою нагрівання. Термоскоп являв собою невелику скляну кульку з припаяною до неї скляною трубкою. Різниця між термоскопом і сучасним термометром у тому, що у винаході Галілея замість ртуті розширювалося повітря. Також по ньому можна було судити лише про відносний ступінь нагрівання або охолодження тіла, оскільки шкали в нього ще не було.

Санторіо з Падуанського університету створив свій пристрій, за допомогою якого можна було вимірювати температуру людського тілаАле прилад був настільки громіздким, що його встановлювали у дворі будинку. Винахід Санторіо мало форму кулі та довгасту звивисту трубку, на якій були намальовані поділки, вільний кінець трубки заповнювали підфарбованою рідиною. Його винахід датований 1626 роком.

У 1657 році флорентійські вчені вдосконалили термоскоп Галілео, зокрема забезпечивши прилад шкалою з намистин.

Пізніше вчені намагалися вдосконалити прилад, але всі термометри були повітряними, і їх показання залежали не тільки від зміни температури тіла, але й атмосферного тиску.

Перші термометри з рідиною були описані в 1667, але вони лопалися, якщо вода замерзала, тому для їх створення почали використовувати винний спирт. Винахід термометра, дані якого не зумовлювалися б перепадами атмосферного тиску, відбулося завдяки експериментам фізика Еванджеліста Торрічеллі, учня Галілея. В результаті термометр наповнили ртуттю, перевернули, додали в шар підфарбований спирт і запаяли верхній кінець трубки.

Єдина шкала та ртуть

Довгий час вчені було неможливо знайти вихідні точки, відстань між якими можна було розділити рівномірно.

Як вихідні дані для шкали пропонувалися точки відтавання льоду та розтопленого вершкового масла, температура кипіння води та деякі абстрактні поняття на кшталт «значний ступінь холоду».

Термометр сучасної форми, найбільш придатний для побутового застосування, з точною шкалою виміру створив німецький фізик Габріель Фаренгейт. Він описав свій спосіб створення термометра у 1723 році. Спочатку Фаренгейт створив два спиртові термометри, але потім фізик вирішив застосувати в термометрі ртуть. Шкала Фаренгейта базувалася на трьох встановлених точках:

перша точка дорівнювала нулю градусів - це температура складу води, льоду та нашатирю;
друга, позначена як 32 градуси, - це температура суміші води та льоду;
третя - температура кипіння води, дорівнювала 212 градусів.
Пізніше шкала була названа на честь свого творця.

Довідка
Сьогодні найпоширенішою є шкала Цельсія, шкалою Фаренгейта досі користуються у США та Англії, а шкала Кельвіна використовується у наукових дослідженнях.
Але остаточно встановив обидві постійні точки — льоду, що тане, і киплячої води — шведський астроном, геолог і метеоролог Андерс Цельсій у 1742 році. Він поділив відстань між точками на 100 інтервалів, цифрою 100 було відзначено точку танення льоду, а 0 точку кипіння води.

Сьогодні шкала Цельсія використовується у перевернутому вигляді, тобто за 0° стали приймати температуру плавлення льоду, а за 100° – кипіння води.

За однією з версій, шкалу «перевернули» сучасники та співвітчизники, ботанік Карл Лінней та астроном Мортен Штремер, вже після смерті Цельсія, але за іншою — Цельсій сам перевернув свою шкалу за порадою Штремера.

В 1848 англійський фізик Вільям Томсон (лорд Кельвін) довів можливість створення абсолютної шкали температур, де точкою відліку служить значення абсолютного нуля: -273,15 ° С - при цій температурі вже неможливо подальше охолодження тіл.

Вже в середині XVIII століття термометри стали предметом торгівлі, і вони виготовлялися ремісниками, але в медицину термометри прийшли набагато пізніше, в середині XIX століття.

Сучасні термометри

Якщо у XVIII столітті був «бум» відкриттів у галузі систем вимірювання температури, то сьогодні все активніше ведуться роботи зі створення способів вимірювання температури.

Область застосування термометрів вкрай широка і має особливе значення для сучасного життялюдини. Термометр за вікном повідомляє про температуру на вулиці, термометр у холодильнику допомагає контролювати якість зберігання продуктів, термометр у духовці дозволяє підтримувати температуру при випіканні, а градусник – вимірює температуру тіла та допомагає оцінити причини поганого самопочуття.
Градусник – найпоширеніший вид термометра, і саме його можна знайти у кожному будинку. Однак ртутні градусники, які колись були яскравим відкриттям вчених, сьогодні поступово йдуть у минуле як небезпечні. Ртутні градусники містять 2 грами ртуті і мають найвищу точність визначення температури, але потрібно не тільки правильно з ними поводитися, але й знати, що робити, якщо градусник раптом розіб'ється.
На заміну ртутним градусникам приходять електронні чи цифрові термометри, які працюють на основі вбудованого металевого датчика. Також є спеціальні термосмужки та інфрачервоні градусники.

Запитання «Що таке шкала температур?» - годиться для будь-якого фізика – від студента до професора. Повна відповідь на нього зайняла б цілу книгу і могла б послужити гарною ілюстрацією зміни поглядів і прогресу фізика за останні чотири століття.
Температура – ​​це ступінь нагрітості за певною шкалою. Для грубої оцінки, без термометра, можна скористатися чутливістю власної шкіри, але наші відчуття тепла та холоду обмежені та ненадійні.

Досвід. Чутливість шкіри до тепла та холоду. Цей досвід дуже повчальний. Поставте три тазики з водою: один із дуже гарячою, друй із помірно теплою, а третій із дуже холодною. Опустіть хвилини на 3 одну руку в гарячий та іншу в холодний таз. Потім обидві руки опустіть у таз із теплою водою. Тепер спитайте кожну руку, що вона «скаже» вам про температуру води?

Термометр точно говорить нам, наскільки річ гаряча чи холодніша; з його допомогою можна порівняти ступінь нагрітості різних предметів, користуючись ним знову і знову, ми можемо порівняти спостереження, зроблені у час. Він забезпечений певною незмінною, відтворюваною шкалою - характерною приналежністю будь-якого гарного приладу. Спосіб виготовлення термометра і сам прилад диктують нам ту шкалу та систему вимірювань, якою ми маємо користуватися. Перехід від грубих відчуттів до приладу зі шкалою – не просто вдосконалення нашого всязання. Ми винаходимо і вводимо у вжиток нове поняття – температуру.
Наше грубе уявлення про гаряче та холодне містить у зародку поняття температури. Дослідження показують, що з нагріванні багато хто з найважливіших властивостей речей змінюються, і. для вивчення цих змін потрібні термометри. Повсюдне поширення термометрів у побуті відсунуло другого план сенс поняття температури. Ми вважаємо, що термометр вимірює температуру нашого тіла, повітря або води у ванній, хоча насправді він показує лише свою власну температуру. Ми вважаємо зміни температури від 60 до 70 ° і від 40 до 50 ° однаковими. Однак жодних гарантій того, що вони справді однакові, у нас, мабуть, немає. Нам залишається вважати їх однаковими за визначенням Термометри все ж таки корисні нам як вірні слуги. Але чи справді за їх відданим «обличчям» - шкалою прихована її сяйво Температура.

Прості термометри та шкала Цельсія
Температуру в термометрах показує крапелька рідини (ртуті або пофарбованого спирту), що розширюється при нагріванні, поміщена в трубку з поділами. Щоб шкала одного термометра збігалася з іншою, ми беремо дві точки: танення льоду та кипіння води в стандартних умовах і приписуємо їм поділу 0 та 100, а інтервал між ними ділимо на 100 рівних частин. Отже, якщо по одному термометру температура води у ванні дорівнює 30°, то будь-який інший термометр (якщо він правильно проградульований) покаже те саме, навіть якщо у нього пубрик і трубка зовсім іншого розміру. У першому термометрі ртуть розширюється на 30/100 розширення від точки плавлення до кипіння. Розумно очікувати, що і в інших термометрах ртуть розширюватиметься так само і вони також покажуть 30°. Тут ми покладаємось на Універсальність Природи 2>.
Припустимо тепер, що ми взяли іншу рідину, наприклад, гліцерин. Чи дасть це ту саму шкалу при колишніх точках? Звичайно, для узгодження з ртутним гліцериновий термометр повинен мати 0° при таненні льоду та 100° – при кипінні води. Але чи показання термометрів збігатимуться при проміжних температурах? Виявляється немає коли ртутний термометр показує 50,0 ° С, гліцериновий термометр показує 47,6 ° С. Порівняно з ртутним гліцериновий термометр на першій половині шляху між точкою танення льоду та точкою кипіння води трохи відстає. (Можна зробити термометри, які дадуть ще більшу розбіжність. Наприклад, термометр із парами води показав би 12° у точці, де по ртутному 50°!

При цьому виходить так звана шкала Цельсія, яка зараз широко використовується. У США, Англії та деяких інших країнах застосовується шкала Фаренгейта, на якій точки танення льоду та кипіння води позначаються цифрами 32 та 212. Спочатку шкала Фаренгейта будувалася на двох інших точках. В якості нуля бралася температура суміші, що заморожує, а числу 96 (число, що розпадається на велику кількість співмножників і тому зручне в обігу) зіставлялася нормальна температуралюдського тіла. Після модифікації, коли стандартним точкам були зіставлені цілі числа, температура тіла виявилася між 98 і 99. Кімнатна температура 68 ° Р відповідає 20 ° С. Незважаючи на те, що перехід від однієї шкали до іншої змінює числове значення одиниці температури, він не зачіпає самої концепції температури. Остання міжнародна угода запровадила ще одну зміну: замість стандартних точок танення льоду та кипіння води, що визначають шкалу, прийнято «абсолютний нуль» та «потрійну точку» для води. Хоча ця зміна у визначенні температури – фундаментальна, у звичайну наукову роботувоно практично не вносить жодної різниці. Для потрійної точки число вибрано так, що нова шкала дуже добре узгоджується зі старою.
2> Ця міркування дещо наївна. Адже скло теж розширюється Чи діє розширення скла на висоту стовпчика ртуті? Що, крім простого розширення ртуті, показує термометр? Припустимо, що два термометри містять чисту ртуть, але кульки їх зроблені з різних сортів скла з різним розширенням. Чи вплине це на результат?

3. Знайти вагу тіла P = ρgV

4. Визначити тиск, що чиниться тілом на горизонтальну поверхню P = , де F = P

Експериментальна робота №12

Тема: «Дослідження залежності показань термометра від зовнішніх умов».

Ціль:досліджуйте залежність показань термометра залежно від зовнішніх умов: чи падають на термометр сонячні промені, чи він перебуває в тіні, на якій підкладці лежить термометр, якого кольору екран закриває термометр від сонячних променів.

Завдання:

Виховні: виховання акуратності, вміння працювати у колективі;

Обладнання:настільна лампа, термометр, аркуші білого та чорного паперу.

Яка температура повітря в кімнаті та на вулиці цікавить людей щодня. Термометр для вимірювання температури повітря є практично в кожному будинку, але далеко не кожна людина вміє правильно ним користуватися. По-перше, багато хто не розуміє самого завдання вимірювання температури повітря. Це нерозуміння особливо виявляється у спекотні літні дні. Коли метеорологи повідомляють, що температура повітря в тіні досягала 32°С, багато людей "уточнюють" приблизно так: "А на сонці стовпчик термометра йшов за позначку 50°С!" Чи мають сенс такі уточнення? Для відповіді на це запитання виконайте наступне експериментальне дослідження та зробіть свої висновки.

Хід роботи:

Досвід 1. Виміряйте температуру повітря "на сонці" та "в тіні". В якості "Сонця" використовуйте настільну лампу.

Перший раз розташуйте термометр на відстані 15-20 см від лампи на столі, вдруге, не змінюючи розташування лампи щодо термометра, створіть "тінь" листом паперу, розташувавши його поблизу лампи. Запишіть показання термометрів.

Досвід 2. Виконайте вимірювання температури на сонці за умов використання спочатку темної, потім світлої підкладки під термометром. Для цього вперше покладіть термометр на аркуш білого паперу, вдруге на аркуш чорного паперу. Запишіть показання термометрів.

Досвід 3. Виконайте вимірювання «в тіні», закривши світло від лампи листом білого паперу, покладеним прямо на термометр. Запишіть показання термометра. Повторіть досвід, замінивши білий папірчорний папір.

Обміркуйте результати виконаних дослідів та зробіть висновки, де і як потрібно закріпити за вікном термометр для вимірювання температури повітря на вулиці?

Серія дослідів при правильному виконаннідає такі результати.

Досвід 1 показує, що показання термометра "на сонці" помітно вище за його показання "в тіні". Цей факт має отримати таке пояснення. За відсутності сонячного освітлення температури повітря та столу однакові. В результаті теплообміну зі столом та повітрям термометр приходить у теплову рівновагу з ними та показує температуру повітря.

Коли "сонце" не закрите аркушем паперу, під дією випромінювання “сонця”, що поглинається, температура столу підвищується, а прозоре повітря цим випромінюванням майже не нагрівається. Термометр з одного боку здійснює теплообмін із поверхнею столу, а з іншого боку – з повітрям. В результаті його температура виявляється вищою за температуру повітря, але нижче температури поверхні столу. Який тоді сенс показань термометра “на сонці”?

Завзятий любитель вимірювань температури повітря “на сонці” може заперечити, що його цікавить температура повітря “в тіні”, коли він перебуває “на сонці”. Нехай це буде не температура повітря, просто показання термометра "на сонці", але саме вони його цікавлять. І тут йому знадобляться результати досвіду 2.

Досвід 2 показує, що на білому папері, що добре відображає світло, показання термометра значно менше, ніж на чорній, добре поглинає світлове випромінювання і сильніше нагрівається. Отже, питанням про показаннях термометра “на сонці” немає однозначної відповіді. Результат сильно залежатиме від кольору підкладки під термометром, кольору та структури поверхні балона термометра, наявності або відсутності вітру.

Температура повітря на вулиці при вимірах далеко від нагрітих сонячним випромінюванням предметів і при виключенні прямої дії випромінювання на термометр однакова "на сонці" і "в тіні", це просто температура повітря. Але вимірювати її слід лише “в тіні”.

Але створення "тіні" для термометра в сонячний день теж не просте завдання. У цьому переконують результати досвіду 3. Вони показують, що при близькому розташуванні екрана від термометра нагрівання екрана сонячним випромінюванням буде спричиняти істотні помилки при вимірюванні температури повітря в сонячний день. Завищення температури буде особливо великим при темному забарвленні екрану, так як такий екран поглинає майже всю енергію сонячного випромінювання, що падає на нього, і значно меншою при білому забарвленні екрану, так як такий екран відображає майже всю енергію падаючого на нього сонячного випромінювання.

Після виконання такого експериментального дослідженняПотрібно обговорити практично важливе питання: як на практиці потрібно вимірювати температуру повітря на вулиці? Відповідь на це питання може бути приблизно такою. Якщо у квартирі є вікно, що виходить на північ, то саме за цим вікном потрібно зміцнити вуличний термометр. Якщо ж такого вікна в квартирі немає, термометр повинен бути поміщений можливо далі від стін, що нагріваються сонцем, навпроти слабко нагріваються шибок. Балон термометра має бути захищений від нагрівання сонячним випромінюванням. Результати досвіду 3 показують, що при спробі захисту термометра від сонячного випромінювання екран нагрівається і нагріває термометр. Так як білий екраннагрівається менше, захисний екран повинен бути світлим, розташовувати його слід у достатній відстані від термометра.

Аналогічне можна вивчити залежність показань кімнатного термометра від місця його розташування. Результатом виконання домашнього завданняповинно бути встановлення того факту, що показання кімнатного термометра залежать від місця розташування в кімнаті. Якщо нас цікавить температура повітря в кімнаті, потрібно виключити вплив на нього нагрітих тіл і сонячного випромінювання. На термометр не повинно падати пряме сонячне світло, не можна розташовувати термометр поблизу нагрівальних та освітлювальних приладів. Не слід вішати термометр на зовнішню стіну кімнати, яка влітку має підвищену, а взимку знижену температурущодо температури повітря у кімнаті.

Експериментальна робота №13

Тема: "Визначення процентного вмісту снігу у воді".

Ціль:Визначити відсотковий вміст снігу у воді.

Завдання:

Освітні: формування вміння поєднувати знання та практичні навички;

Розвиваючі: розвиток логічне мислення, пізнавального інтересу.

Обладнання:калориметр, термометр, мензурка, посуд з кімнатною водою, суміш снігу з водою, калориметричне тіло.

Перший варіант

Хід роботи:

1.В калориметр із сумішшю наливають стільки води, щоб весь сніг розтанув. Температура води, що вийшла дорівнювала t = 0.

2.Запишемо рівняння теплового балансудля цього випадку:

m1 =сm3(t2-t1), де з - питома теплоємність води, - питома теплота плавлення льоду, m1 - маса снігу, m2-маса води у снігу, m3-маса влитої води, t-температура влитої води.

Звідси =

Шукане відсоткове відношення =;

3.Величину m1 + m2 можна визначити, переливши всю воду з калориметра у вимірювальний циліндр та виміряючи повну масу води m. Так як m = m1 + m2 + m3, то

m1 + m2 = m – m3. Отже,

=

Другий варіант

Обладнання: калориметр, термометр, ваги та різновага, склянка з теплою водою, грудка мокрого снігу, калориметричне тіло.

Хід роботи:

1.Зважимо порожній калориметр, а потім калориметр з грудкою мокрого снігу. По різниці визначимо масу грудки мокрого снігу (m).

У грудці міститься *х грамів води та *(100 - х) грамів снігу, де х-відсотковий вміст води в грудці.

Температура мокрого снігу 0.

2.Тепер додаємо в калориметр з грудкою мокрого снігу стільки теплої води (mв), щоб весь сніг розтанув, попередньо заміряючи температуру теплої води (to).

3. Зважуємо калориметр з водою і снігом, що розтанув, і по різниці ваг визначимо масу долитої теплої води (mв).

4. Заміряємо термометром кінцеву температуру (див.).

5.Запишемо рівняння теплового балансу:

cmв t = * (100 - х) + с (m + mв) toсм.,

Де з - питома теплоємність води-4200Дж/кг , - Питома теплота плавлення снігу

3,3*105 Дж/кг.

6.З отриманого рівняння виражаємо

X = 100 -

Експериментальна робота №14

Тема: "Визначення теплоти плавлення льоду".

Ціль:визначити теплоту плавлення льоду .

Завдання:

Освітні: формування вміння поєднувати знання та практичні навички;

Виховні: виховання акуратності, вміння працювати у колективі;

Розвиваючі: розвиток логічного мислення, пізнавального інтересу.

Обладнання:термометр, вода, лід, мірний циліндр.

Хід роботи:

1.В порожню посудину покладіть шматок льоду і налийте в нього з вимірювального циліндра стільки води, щоб весь лід розтанув.

2.В цьому випадку рівняння теплового балансу запишеться просто:

Ст1 (t1 - t2) = т2

де т2 – маса льоду, тх – маса налитої води, tx – початкова температура води, t2 – кінцева температура води, рівна Про °С, К – питома теплота плавлення льоду. З наведеного рівняння знаходимо:

3.Масу льоду можна визначити, злив отриману воду у вимірювальний циліндр і вимірявши загальну масу води та льоду:

М = + т2 = ρаодь, Vзаг.

Оскільки т2 = М - m1, то

Експериментальна робота №15

Ціль: використовуючи запропоноване обладнання та таблицю залежності тиску насиченої пари від температури, визначити абсолютну та відносну вологість повітря у кімнаті.

Завдання:

Освітні: формування вміння поєднувати знання та практичні навички;

Виховні: виховання акуратності, вміння працювати у колективі;

Розвиваючі: розвиток логічного мислення, пізнавального інтересу.

Устаткування: склянка, термометр, лід, вода.

Хід роботи:

1.Абсолютну вологість повітря найпростіше визначити по точці роси. Для вимірювання точки роси потрібно спочатку виміряти температуру t1 повітря. Потім взяти звичайну скляну склянку, налити в неї трохи води за кімнатної температури і помістити у воду термометр.

2.В іншій посудині потрібно приготувати суміш води з льодом і з цієї посудини додавати потроху холодну водуу склянку з водою та термометром доти, доки на стінках склянки не з'явиться роса. Дивитися потрібно на стінку склянки навпроти рівня води у склянці. При досягненні точки роси стінка склянки нижче рівня води стає матовою через безліч дрібних крапель роси, що сконденсувалися на склі. У цей момент слід зняти показання t2 термометра.

3.За значенням температури t2 - точці роси - можна визначити по таблиці щільність ρ насиченої пари при температурі t2. Це буде абсолютна вологість атмосферного повітря. Потім можна знайти таблиці значення щільності r0 насиченої пари при температурі t1. За знайденими значеннями щільності r насиченої пари при температурі t2 і щільності ρ0 насиченої пари при кімнатній температурі t1 визначається відносна вологістьповітря j.

Похибки засобів вимірювань

Щільність рідин, металів та сплавів, твердих речовин та матеріалів.