Градуювання термометра (модель термометра)

Андерс Цельсій (1701 - 1744)

У 1742 році шведський фізик Андерс Цельсій створив температурну шкалу, названу на його честь. Він обрав точку замерзання та точку кипіння води як фіксовані (реперні) точки. Таким чином, стало можливим порівнювати температуру в усьому світі.

Він також помітив вплив атмосферного тиску на температуру кипіння і завжди фіксував його. Добре відомо, що на Цугшпітці (майже 3 000 м) вода кипить при температурі 90 градусів за Цельсієм, тому що тиск повітря тут нижчий за атмосферний.

Є й інші температурні шкали. Найважливіші з них: температурні шкали за Кельвіном і Фаренгейтом.

попередні знання

Принцип

А. Цельсій визначив свою шкалу навпаки. Вода кипіла при 0 градусів, а замерзала - при 100 градусах. Лише через кілька років ця шкала була змінена на протилежну.

Шкала Кельвіна зсунута на 273,15 градуса порівняно зі шкалою Цельсія. Таким чином, 0 Кельвін дорівнює -273,15 градуса за Цельсієм. Ця точка називається абсолютним нулем.

Шкала Фаренгейта, яка здебільшого використовується у США, дещо складніша. Температура замерзання чистої води тут становить 32 градуси за Фаренгейтом. Другою фіксованою (реперною) точкою є температура тіла "здорової людини" - 96 градусів за Фаренгейтом.

Учням необхідно проградуювати термометр без шкали за шкалою Цельсія, використовуючи дві фіксовані точки (точка кипіння і точка замерзання).

Мета навчання

Учні мають вивчити принцип калібрування неградуйованої шкали з використанням двох фіксованих точок.

Завдання

Учні мають відкалібрувати неградуйований термометр, а потім зробити за допомогою його кілька вимірювань.

Додаткова інформація

Інструкції щодо підготовки та виконання роботи

1. Для проведення експерименту необхідно багато дрібних шматочків льоду, щоб температура води між шматочками льоду дорівнювала 0 °C з максимально можливою точністю.
   Найкраще подрібнити його в тканині, щоб використати усі шматочки льоду.
2. Щоб показати, що температура крижаної води залишається на рівні 0 °C, поки в ній присутні шматочки льоду, її потрібно обережно нагріти і ретельно перемішати.

Для цього експерименту також можна використовувати простіший неградуйований термометр без широкої металевої пластини (номер артикля 38003-00). Перевага широкої металевої пластини полягає в тому, що шкалу можна легко записати і чітко позначити.

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.

Термометр в і за Фаренгейтом

Вимірювання температури - найважливіший параметр термодинаміки. Для того щоб мати можливість порівнювати температури в усьому світі, необхідна рівномірна шкала температур. Шведський учений А. Цельсій використовував для цієї мети температуру замерзання і температуру кипіння води як фіксовані значення.

Існують також інші температурні шкали: найважливіші з них є шкала за Кельвіном і шкала за Фаренгейтом.

У цьому експерименті проводиться градуювання термометра без шкали, а потім за допомогою цього термометра проводяться деякі вимірювання.

Як визначається температурна шкала за Цельсієм?

Відкалібруйте неградуйований термометр, а потім зробіть кілька вимірювань температури.

рис. 1

рис. 2

Зберіть штатив, як показано нижче на рисунках.

Зберіть експериментальну установку, як показано на рис. 7 - 8.

Прикріпіть один над іншим до штативного стрижня кільцевий тримач із дротяною сіткою та короткий штативний стрижень за допомогою подвійної муфти.

Встановіть під дротяну сітку газовий пальник

Увага!

Коли вода нагрівається, кільце штатива і дротяна сітка стають дуже гарячими!

рис. 7

рис. 8

За допомогою петлі з нитки (волосіні) підвісьте неградуйований термометр на стрижень, закріплений на штативі.

• Додайте достатньо холодної води так, щоб вона ледь покривала лід.
• Опустіть неградуйований термометр у крижану воду приблизно на 2 см так, щоб його вимірювальний наконечник був повністю занурений.

• Перемішайте крижану воду скляною паличкою і зачекайте, поки стовпчик рідини на термометрі перестане змінюватися.

• Відмітьте цю висоту стовпа рідини.
• Нагрійте крижану воду. Постійно помішуйте, поки лід повністю не розтане.
• Спостерігайте за стовпчиком рідини та запишіть свої спостереження в Протокол.
• Продовжуйте нагрівати воду. Спостерігайте за стовпчиком рідини на термометрі, доки вода нагрівається та кипить. Запишіть свої спостереження в Протокол.
• Виміряйте висоту стовпчика рідини під час закипання.
• Загасіть газовий пальник.