Контрольні запитання
1. Чому не завжди можна оцінити температуру тіла на дотик?
Відчуття можуть обманювати, бо за тієї самої кімнатної температури металеві предмети здаються холоднішими, ніж дерев’яні чи пластмасові, а шорсткі – теплішими, ніж гладенькі. Навіть одне тіло в той самий момент може мати на дотик різний ступінь нагріття.
2. У чому полягає стан теплової рівноваги?
Стан теплової рівноваги полягає в тому, що однаково нагріті тіла, контактуючи одне з одним, не змінюють своїх властивостей.
3. Наведіть два означення температури.
Температура – це фізична величина, яка характеризує стан теплової рівноваги системи тіл. Температура – міра середньої кінетичної енергії хаотичного руху частинок речовини, з яких складається тіло.
4. Чому хаотичний рух частинок речовини називають тепловим рухом?
Хаотичний рух частинок речовини називають тепловим, бо температура тіла тісно пов’язана зі швидкістю цього руху атомів, молекул чи йонів.
5. Наведіть приклади різних термометрів. На чому ґрунтується їхня дія?
- Рідинний термометр: заснований на зміні об’єму рідини (зазвичай спирту або ртуті) при зміні температури. Рідина розширюється або стискається, і рівень її в трубці змінюється.
- Електронний термометр: працює на основі зміни електричного опору терморезистора (елемента чутливого до температури) або електричної напруги термопари. Ця зміна перетворюється на показ температури.
- Біметалічний термометр: складається з двох різних металів, спаяних разом. При нагріванні одна смужка металу розширюється швидше за іншу, стрілка рухається по шкалі.
- Інфрачервоний термометр: визначає температуру за допомогою вимірювання інтенсивності інфрачервоного випромінювання від об’єкта.
6. Опишіть принцип дії рідинного термометра.
Принцип дії рідинного термометра ґрунтується на розширенні рідини під час нагрівання. Він складається з резервуара з рідиною, тонкої трубки та шкали, де об’єм рідини є мірою температури: чим вища температура, тим більший об’єм і вищий стовпчик рідини.
7. Назвіть реперні точки шкали Цельсія.
Реперні точки шкали Цельсія: 0°C – температура танення чистого льоду за нормального атмосферного тиску; 100°C – температура кипіння води за нормального атмосферного тиску.
Вправа
1. Наведіть приклади тіл у стані теплової рівноваги.
- Книжки на столі перебувають у стані теплової рівноваги зі столом.
- Дрова в кімнаті перебувають у стані теплової рівноваги з повітрям.
- Іграшки у воді перебувають у стані теплової рівноваги з водою.
2. Згадайте будову й принцип дії рідинного термометра та поясніть, що більше розширюється під час нагрівання — скло чи рідина.
Рідинний термометр має скляну трубку з вузьким капіляром, заповнену рідиною (наприклад, спиртом або ртуттю). Під час нагрівання рідина розширюється швидше, ніж скло, і рівень рідини піднімається по шкалі — чим більша температура, тим вище стовпчик рідини. Саме рідина розширюється більше, ніж скло термометра, і це лежить в основі роботи приладу.
3. Чому розміри термометра мають бути невеликими порівняно з розмірами тіла, температуру якого вимірюють?
Для того щоб під час вимірювання не впливати суттєво на температуру самого тіла. Великий термометр може змінити температуру об’єкта через теплообмін, а маленький незначно впливає на вимірюване тіло, і його покази будуть точнішими.
4. Відповідність між тілом і температурою:
- Морозиво — Д (273 К, що дорівнює 0°С, температурі танення льоду).
- Бенгальський вогонь — В (1100°С).
- Пиріжок у духовці — А (180°С).
- Поверхня Місяця вдень — Е (393 К, що дорівнює приблизно 120°С).
5. Коротко про історію створення термометрів і температурних шкал (Фаренгейта, Реомюра):
- Перший прилад для спостереження за зміною температури, названий термоскопом, створив італійський вчений Галілео Галілей приблизно у 1597 році. Це була скляна кулька з трубкою, частково заповненою підфарбованою водою, рівень якої змінювався залежно від температури повітря в кулі
- Шкала Фаренгейта створена Данієлем Фаренгейтом у 1724 р. Нульова точка шкали — температура суміші льоду, води і солі, 32°F — температура плавлення льоду, 212°F — кипіння води. Він також винайшов ртутний термометр.
- Шкала Реомюра: у 1731 р. французький учений Рене Антуан Реомюр запропонував спиртовий термометр зі шкалою, де 0°R — точка плавлення льоду, а 80°R — температура кипіння води. 1°Р ≈ 1,25°C.
- Шкала Цельсія (Андерс Цельсій, 1742 р.), що використовується в Україні і більшості країн, взяла за опорні точки 0°C (танення льоду) та 100°C (кипіння води).
- Шкала Кельвіна. Температурна шкала, в якій початковою точкою є абсолютний нуль (-273.15°С), а одиницею температури — Кельвін, що дорівнює градусові за шкалою Цельсія