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 wiesz, co to za przyrząd, ale czy wiesz, w jaki sposób działa?
jakie przyrządy służą do pomiaru temperatury;
jaka powinna być prawidłowa temperatura ciała zdrowego człowieka oraz że w pewnym stopniu zależy ona od miejsca pomiaru, pory dnia oraz poziomu aktywności danej osoby;
dlaczego butelka, w której zamarzła woda, pęka.
Wyjaśnisz, jak działa termometr cieczowy.
Dokonasz pomiaru temperatury ciała i odczytasz wskazania termometru.
Opiszesz 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 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 je 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 /preview/resource/RND8ja5G8xKy7
Na animacji przedstawiona jest 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, dodaj kilka kropli 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 zachowanie cieczy w słomce.
Napełnij drugą miskę zimną wodą i wstaw do niej butelkę. Obserwuj zachowanie cieczy w słomce.
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 /preview/resource/R2LwVOplW3bl3
Na filmie przedstawiony jest mechanizm działania termometru cieczowego oraz to w jaki sposób można wykonać go samodzielnie.
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. Ta skala nosi nazwę skali Kelvinaskali Kelvina, nazwanej od fizyka Williama Thomsona (czyt. [łiliama tomsona]), lorda Kelvina. Jednostki wyrażone są w kelwinach (K).
Pierwszą powszechnie używaną skalę temperatury wprowadził w 1715 roku fizyk Daniel Gabriel Fahrenheit (czyt. [daniel gabriel farenhajt]) urodzony w Gdańsku. W opracowanej przez niego skali, zwanej skalą Fahrenheitaskalą 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. do 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.
Rodzaje termometrów
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 zjawisku rozszerzalności cieplnej ciał.
Skala Celsjusza powstała poprzez podzielenie na 100 równych części, zwanych stopniami, odcinka między temperaturą zamarzania i temperaturą wrzenia wody.
Praca domowa
Zastanów się i odpowiedz, dlaczego temperatura powietrza w danej chwili w cieniu i na słońcu jest różna.
Słownik
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
skala pomiaru temperatury, w której 0K (zero stopni Kelvina, czyli −273,15 °C) oznacza teoretycznie najniższą możliwą temperaturę ciała, przy temperaturze 0K cząsteczki przestają się poruszać
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
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