1.2. Температура


Усім змалку є звичайними слова: гаряче, тепле, холодне. «Обережно, чашка гаряча обпечешся» – застерігали нас дорослі. Ми не розуміли, що означає «гаряча», доторкалися до чашки – і обпікалися. «Сніг холодний», не знімай рукавичок, пальчики змерзнуть, умовляла бабуся. Нам дуже хотілось дізнатись, а як це – «холодний»? Ми знімали рукавички й невдовзі розуміли значення цього слова.
«Доведеться побути в ліжку. Температура висока» - наполягав лікар. А що таке температура з погляду фізики?
Початкових уявлень про температуру людина набула за допомогою дотику. Визначаючи наскільки нагріті ті чи інші тіла ми порівнюємо їхні температури. Коли говорять: «сьогодні надворі тепліше,ніж учора» - це означає що температура повітря на вулиці сьогодні вища, ніж учора; фраза « сніг на дотик холодний» означає що температура снігу нижча від температура руки. Таким чином на інтуїтивному рівні ми визначаємо температуру тіла як фізичну величину, що характеризує ступінь нагрітості тіла.
Демонстрація (три посудини з водою)

Три посудини з водою,одна з тепла,друга з холодною а третя з водою температури кімнати. Занурити ліву руку в теплу воду, праву – в холодну,а через певний час обидві руки помістити в посудину з водою кімнатної температури. Що ви відчуваєте? (Виникає дивне відчуття:ту саму воду ліва рука сприйме як холодну,а права – як теплу.)
Занурити ліву руку в теплу воду, праву – в холодну.
А через певний час обидві руки помістити в посудину з водою кімнатної температури.
      Виникає дивне відчуття: ту саму воду ліва рука сприйме як холодну, а права – як тепла. Однак визначаючи ступінь нагрітості тіл на дотик, можна дати лише приблизну оцінку їхньої температури. Крім того не завжди можна торкнутися тіла та оцінки наскільки воно гаряче або холодне. Більш того відчуття можуть обманювати нас. Справді за тієї самої кімнатної температури металеві предмети здаються холоднішими від дерев’яних або пласмасових, а жорсткі - теплішими за гладенькі. І навіть одне тіло в той самий момент може мати на дотик різкий ступінь нагрітості. Тому для якіснішого порівняння температур тіл використовують не суб’єктивні а об’єктивні чинники.
Для характеристики ступеня “нагрітості” тіл здавна використовують поняття “температура”. Наше розуміння температури пов’язане із суб’єктивним сприйняттям “тепла” і “холоду”. Теплі тіла мають вищу температуру, холодні — нижчу. Температура (від лат. temperatura — належне змішування, нормальний стан) — фізична величина, яку застосовують для порівняння теплових станів тіл. 
 Температура –величина, яка характеризує тепловий стан тіла чи інакше міра «нагрітості» тіла.
        t – температура.
       Одигницею вимірювання температури є Цельсій [°С]

   У давнину відомості про погоду записували так:”1657 рік, Генваря, 30-го дня, п'ятниця. День був до обіду холодний і погожий, а після обіду відлига, вночі вітряно. 
   Для вимірювання температури було створено прилад  термометр. У його будові використано властивість тіл змінювати об'єм під час нагрівання або охолодження.
Уперше сконструював термометр видатний італійський учений Галілео Галілей приблизно у 1597 р., він назвав його “термоскопом”.

    Термометр Галілея був недосконалим, він не мав нульової поділки.
З першою спробою запровадити нуль зустрічаємось в термометрі бургомістра Магдебурга Отто Геріке.
    Цей термометр складався з мідної кулі з U- подібною трубкою, в якій був спирт. На поверхні спирту в відкритому коліні плавав поплавець, а від нього йшла нитка, перекинута через блок. На кінці нитки висіла фігурка ангела, що тримав у руці паличку, якою він показував поділку шкали,намальованої на стіні будинку.

Види термометрів
    Рідинні
    Механічні
    Газові
    Електричні
    Оптичні
    Електроконтактні


Рідинні термометри засновані на залежності зміни об'єму рідини, яка залита в термометр (звичайно це спирт або ртуть), від зміни температури



Механічні термометри працюють за
тим же принципом, що і рідинні, але як датчик зазвичай використовується металева спіраль

Переваги:
l     висока надійність і простота у використанні.
Як самостійні прилади такі термометри широкого поширення не отримали і в даний час використовуються в основному в якості пристроїв для сигналізації та регулювання температури в системах автоматизації.

Принцип роботи газового термометра полягає
в тому, що тиск газу за постійного об'єму зростає зі збільшенням температури.

Переваги:
l  можливість вимірювання температур близьких до абсолютного нуля (його діапазон становить від 271 ° С до +1000 ° С);
l  точність вимірювання становить 0,002 °С.
Недоліки:
l  отримання високої точності є складним завданням, тому такі термометри не використовуються в лабораторних вимірах, а застосовуються для первинного визначення температури речовини.

Принцип роботи електричних термометрів
ґрунтується на зміні опору провідника при зміні температури довкілля
Опір металів лінійно збільшується з ростом температури, тому саме метали і використовуються для створення цього типу термометрів. Напівпровідники в порівнянні з металами дають більшу точність вимірів, однак термометри на їх основі практично не випускаються через складнощі, пов'язані з градуюванням шкали.
Діапазон термометрів опору безпосередньо залежить від робочого металу: наприклад, для міді він становить від -50 ° С до +180 ° С, а для платини - від -200 ° С до +750 ° С.

Термоелектричний термометр (термопара)
Термопара представляє собою контакт двох різних провідників, що вимірюють температуру на основі ефекту, який полягає в виникненні різниці потенціалів на контакті двох провідниками при наявності між ними різниці температур. Таким чином, через контакт при зміні температури починає проходити електричний струм.
Переваги:
l    простота виконання, широкий діапазон вимірювань - верхня межа становить 2500 ° С, нижня - близько -100 ° С. Точність вимірювання може досягати 0,01 ° С.
l  можливість вимірюванні температури рідких, твердих, сипучих і пористих речовин.
Недоліки:
l    схильні до корозії і інших хімічних процесів.

Для вимірювання дуже високих температур
застосовують оптичний пірометр. Він вимірює інтенсивність випромінювання розжареної до білого чи до червоного речовини. Інструмент не торкається гарячої речовини, тому оптичний пірометр можна використовувати за температур, які б зруйнували більшість інших термометрів.

ТЕМПЕРАТУРНІ ШКАЛИ
*    Шкала Цельсія
*    Шкала Кельвіна
*    Шкала Фаренгейта
*    Шкала Реомюра
*    Шкала Ранкіна
*    Шкала Деліля
*    Шкала Ньютона
*    Шкала Рьомера
Шкала Фаренгейта
Шкала Фаренгейта була запропонована взимку 
1709 р. німецьким ученим Габріелем Фаренгейтом. 
Шкала популярна в США і Великобританії.
0 °C=32 °F




Шкала Реомюра
У 1731 р. французький учений Рене де Реомюр запропонував температурну шкалу, засновану на використанні спирту, що здатний розширюватися. Шкала нині вийшла з ужитку.
°R=1.25 °C

 

Шкала Цельсія

У 1742 р. шведський астроном Андре Цельсій запропонував шкалу, в якій за нуль він обрав температуру суміші води і льоду, а температура кипіння води прирівнювалась до 1000.



Шкала Кельвіна
Шкала Кельвіна була запропонована в 1848 році як точний спосіб виміру температури
T=t °C+273.15K



Тестові завдання.

Немає коментарів:

Дописати коментар

Робота у середовищі online Test Pad

Презентація "Робота в середовищі "online Test Pad"