Jak działa termometr?
Czasami rodzice, kiedy widzą, że chorujesz, przykładają ci rękę do czoła, by sprawdzić, czy masz gorączkę. Jednak jest to zawodny i niedokładny sposób pomiaru temperatury. Niezbędny okazuje się termometr. Na pewno znasz to urządzenie, ale czy wiesz, w jaki sposób działa?
że różne substancje zmieniają objętość pod wpływem temperatury;
że substancje występują w trzech stanach skupienia.
wyjaśniać, jak działa termometr cieczowy;
właściwie odczytywać temperaturę;
opisywać skalę Celsjusza.
1. Jak mierzymy temperaturę?
Za „ciepłe” uważamy te obiekty, które są cieplejsze od naszej skóry, a za „zimne” – chłodniejsze od niej. Porównywanie temperatury różnych obiektów do ciepłoty naszego ciała nie jest zbyt dokładne. Dlatego, by precyzyjnie określić temperaturę, posługujemy się specjalnymi przyrządami – termometramitermometrami.
Termometry powinny być tak skonstruowane, by każdy mierzył temperaturę w takiej samej skali – podobnie jak na przykład masę w różnych krajach mierzymy w kilogramach. Najczęściej używanym sposobem pomiaru temperatury jest określanie jej według skali Celsjuszaskali Celsjusza, nazwanej tak od nazwiska jej twórcy, Andersa CelsjuszaAndersa Celsjusza. Jako zero stopni Celsjusza – co zapisuje się w skrócie 0°C – przyjęto temperaturę zamarzania wody. Temperatura wrzenia wody to sto stopni Celsjusza (100°C). Między tymi punktami na skali, po podzieleniu jej na 100 równych części, wyznacza się wielkość jednego stopnia Celsjusza. Wartości niższe od temperatury zamarzania wody nazywamy ujemnymiujemnymi i zapisujemy z minusem przed liczbą, np. −10°C. Wartości wyższe nazywamy dodatnimidodatnimi, zwykle zapisujemy je bez żadnych znaków, ale można stosować zapis z plusem, np. +30°C.
Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D11uMUWbV
Rozszerzalność cieplna w termometrach
Dokonanie pomiaru temperatury swojego ciała.
termometr lekarski.
Sprawdź temperaturę swojego ciała. W tym celu potrząśnij termometrem, by poziom płynu w rurce opadł, a następnie umieść go pod pachą i przyciśnij ramieniem, by się nie wysunął.
Po około 10 minutach wyjmij termometr.
Porównaj swoją temperaturę z typowymi wynikami:
Zakres temperaturowy dla człowieka (pomiar dokonany pod pachą):
około 36,6°C – temperatura prawidłowa,
37,0–38,0°C – stan podgorączkowy;
38,0–38,5°C – gorączka nieznaczna,
38,5–39,5°C – gorączka umiarkowana,
39,5–41,0°C – gorączka wysoka,
powyżej 41,0°C – gorączka nadmierna.
Umiejętność pomiaru temperatury pozwala wstępnie ocenić stan zdrowia.
Zrozumienie zasady działania termometru cieczowego.
mała szklana butelka, np. po soku owocowym,
ciemny barwnik spożywczy,
plastelina,
plastikowa słomka do napojów,
2 miski,
zimna i gorąca woda.
Napełnij butelkę zimną wodą, zabarw ją za pomocą barwnika spożywczego.
Umieść słomkę pionowo w szyjce butelki i przymocuj plasteliną do butelki. Upewnij się, że plastelina szczelnie zamyka otwór butelki.
Napełnij miskę gorącą wodą i wstaw do niej butelkę. Obserwuj ją przez chwilę.
Napełnij drugą miskę zimną wodą i wstaw do niej butelkę. Obserwuj ją ponownie.
Po kilku minutach woda w butelce zmienia temperaturę. Zwiększa objętość z powodu rozszerzalności cieplnej. Wskutek tego poziom wody w słomce podnosi się, gdy ciecz się ogrzeje, lub opada, gdy woda się ochłodzi.
Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D11uMUWbV
Jak działa termometr cieczowy
Jak już wiemy, drobiny poruszają się coraz szybciej wraz ze wzrostem temperatury. A co się stanie, gdy zaczniemy obniżać temperaturę? W końcu drobiny przestaną się poruszać. Następuje to w temperaturze, która ma wartość −273,15°C i nazywana jest zerem bezwględnym. Ponieważ nie może istnieć już wolniejszy ruch, osiągnięcie niższej temperatury nie jest możliwe. Temperatura dodatnia może osiągać wyższe wartości, np. na powierzchni Słońca wynosi ona ponad 5500°C.
Pierwszą powszechnie używaną skalę temperatury wprowadził w 1715 roku fizyk Daniel Gabriel FahrenheitDaniel Gabriel Fahrenheiturodzony w Gdańsku. W opracowanej przez niego skali, zwanej skalą Fahrenheitazwanej skalą Fahrenheita, temperatura zamarzania wody to 32°F, wrzenia wody to 212°F, a temperatura ciała zdrowego człowieka wynosi 96°F. Skala ta została jednak wyparta przez praktyczniejszą skalę Celsjusza.
2. Zastosowanie termometrów
Przypomnij sobie termometry, które zdarzyło ci się widzieć. Czy wszystkie służyły do tego samego, np. pomiaru temperatury powietrza? Jeśli nie, to ustal, czy istniały między nimi jakieś różnice.
Do mierzenia temperatury różnych substancji używa się odpowiednich termometrów. Temperaturę powietrza mierzy się termometrem zaokiennym. Ważne jest to, aby przymocować go w miejscu zacienionym. Wystawienie termometru na pełne słońce spowoduje, że będzie on nagrzewał się od jego promieni i wskazanie nie będzie dokładne. Termometry stosuje się również w kuchni – można zmierzyć temperaturę przyrządzanej potrawy, np. pieczeni w piekarniku. Temperaturę ludzkiego ciała mierzymy termometrem lekarskim, który pokazuje wąski zakres temperatury. Naukowcy używają też specjalnych termometrów pozwalających mierzyć temperatury bardzo wysokie, np. +1200°C, lub niskie, np. −100°C.
Zastanów się i wyjaśnij, dlaczego nie konstruuje się termometrów zaokiennych wypełnianych wodą.
Specjalne urządzenia – termowizory – wykrywają ciepło otoczenia, a następnie przypisują wybrany kolor określonej temperaturze. Urządzenia te mają wiele zastosowań – na przykład w budownictwie pozwalają wykryć, czy budynek jest dobrze ocieplony. Technika ta ma również zastosowanie w medycynie i śledztwach policyjnych. Kamerami termowizyjnymi można także podglądać przyrodę nocą.
Podsumowanie
Do precyzyjnego mierzenia temperatury służy termometr.
Działanie termometrów cieczowych opiera się na rozszerzalności cieplnej ciał.
Skala Celsjusza powstała poprzez podzielenie na 100 równych części, zwanych stopniami, odstępu między temperaturą zamarzania i wrzenia wody.
Zastanów się i odpowiedz, dlaczego temperatura powietrza w tej samej chwili w cieniu i na słońcu jest różna.
Zobacz także
Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:
Woda – zadziwiająca cieczWoda – zadziwiająca ciecz
Skąd się bierze wiatr?Skąd się bierze wiatr?
Dlaczego latem nie pada śnieg?Dlaczego latem nie pada śnieg?
ChmuryChmury
Słowniczek
Anders Celsjusz
Szwedzki fizyk i astronom; w 1742 roku opracował skalę pomiaru temperatury, później nazwaną jego imieniem, używaną w wielu krajach.
Daniel Gabriel Fahrenheit
Holenderski inżynier i fizyk, wynalazca termometru rtęciowego; opracował skalę temperatury używaną w niektórych krajach.
skala pomiaru temperatury, w której 0°C odpowiada temperaturze zamarzania wody/topnienia lodu, a 100°C – temperaturze wrzenia wody; odstęp pomiędzy tymi punktami jest podzielony na 100 równych części
skala pomiaru temperatury, w której punkt zamarzania wody odpowiada 32°F, a punkt jej wrzenia 212°F, zaś odstęp pomiędzy tymi dwoma punktami podzielony jest na 180 równych części
temperatura powyżej punktu zamarzania wody, czyli powyżej 0°C
temperatura poniżej punktu zamarzania wody, czyli poniżej 0°C
przyrząd służący do precyzyjnego pomiaru temperatury
Zadania
Uzupełnij puste miejsca, wybierając brakujące elementy z listy.
temperaturę wrzenia wody, 25, wysokość słupa cieczy, temperaturę wrzenia wody, zbiorniczkiem cieczowym termometru, temperaturę zamarzania wody, 10, górną częścią termometru, 37, dolną częścią termometru, temperaturą zamarzania wody, 100
Skala Celsjusza została podzielona na .................................................................... równych części zwanych stopniami. Za 0°C przyjęto .................................................................... , a za 100 stopni Celsjusza .....................................................................
Do precyzyjnego pomiaru temperatury używamy
- termometru.
- barometru.
- zegarka.
- higrometru.
Wybierz dwa przykłady poprawnego zapisu temperatury.
- 0C
- 00:00
- 0ᴼC
- 0,1ᴼC
Do pomiaru ciepłoty ludzkiego ciała użyjemy termometru
- lekarskiego.
- kuchennego.
- laboratoryjnego.
Wskaż, które z poniższych opisów dotyczą temperatur dodatnich.
- wyrażone są wartością wyższą niż temperatura zamarzania wody
- dodatnio wpływają na nasze samopoczucie
- mogą być oznaczone plusem
- mierzone są w pełnym słońcu