Температура доклад по физике 10 класс

Обновлено: 02.07.2024

Вокруг нас происходят постоянные температурные изменения; изменяется температура воздуха, отапливаем помещения, приготовим пищу и. т. д. Явления расширения тел при нагревании приходится учитывать в технике и быту. Например, если Вы предполагаете хранить керосин в теплом помещении, то Вам не нужно наполнять бидон до краев, т. к. при нагревании в теплом помещении керосин расширится, и часть его выльется. Или, для нормального развития растений необходима определенная температура. Температура почвы и воздуха не бывает постоянной, поэтому под влиянием температурных колебаний происходит изменение объема воздуха в промежутках между почвенными частицами. Агроному или садоводу важно знать температуры почвы, особенно в весенний период, когда начинаются посевные работы. Готова ли почва для посева, достаточно ли прогрета? Заморозки (понижение температуры воздуха) вызывают гибель растений или отмирание их частей. Повреждение растений от заморозков зависит от вида и температуры заморозка.

Вложение	Размер
poyatie_temperatury_i_ee_izmerenie.docx	103.03 КБ

Предварительный просмотр:

МБОУ СОШ с. Аянгаты.

Научно – практическая конференция

Понятие температуры и ее измерение.

Выполнила Шожут Сайзана ученица 11класса МБОУ СОШ с. Аянгаты.

Руководитель: Шокар А. Б. – учитель физики МБОУ СОШ с. Аянгаты.

2011– 2012 уч. год.

1. Понятие температуры. Тепловое равновесие.

2. Термометры и температурные шкалы.

3. Температура и ее измерение.

4. Примеры тепловых явлений из повседневной жизни.

(Влияние температуры на живые организмы и растения).

Или, другой пример: Как лучше отапливать дом? Чтобы дом был теплый, недостаточно сделать добротные стены, потолки и полы, хорошие окна и двери. Нужно подумать и о его отоплении. Выбор системы отопления определяется прежде всего наличием того или иного вида топлива, т. е. какое топливо дает больше тепла. Также большое влияние оказывает изменение температуры на живые организмы. Повышение или понижение температуры от нормальных норм – это признак заболевания.

Поэтому каждому необходимо внимательно следить за изменением тепловых явлений, связанных с температурой.

Понятие температуры. Тепловое равновесие.

Все мы хорошо знаем различие между холодными и горячими телами. На ощупь мы определяем, какое тело нагретое, какое тело нагрето сильнее, и говорим, что это тело имеет более высокую температуру. Таким образом температура характеризует степень нагретости тела (холодное, теплое, горячее). Для ее измерения был создан прибор, называемый термометром.

Для измерения температуру тела человека нужно подержать медицинский термометр под мышкой 5 – 8 мин. За это время ртуть в термометре нагревается и уровень ее повышается. По длине столбика ртути можно определить температуру. Т. е в его устройстве использовано свойство тел изменять объем при нагревании или охлаждении. То же самое происходить при измерении температуры любого тела любым термометром. Термометр никогда не покажет температуру тела сразу же после того, как он соприкоснулся с ним. Необходимо некоторое время для того, чтобы температуры тела и термометра выровнялись и между телами установилась тепловое равновесие, при этом температура перестает изменяться. Тепловое равновесие с течением времени устанавливается между любыми телами, имеющими различную температуру. Из повседневной жизни, из простых наблюдений можно сделать вывод о существовании очень важного общего свойства тепловых явлений.

При неизменных внешних условиях самопроизвольно происходить тепловоеравновесие. (к внешним условиям может относится объем, давление, положения молекул, их скорости при столкновениях).

Температура характеризует состояние теплового равновесия тел: все тела находящиеся друг с другом в тепловом равновесии, имеют одну и ту же температуру.

Чаще всего на практике для измерения используют зависимость объема жидкости (ртути или спирта) от температуры.

Измерения температуры тел начали развиваться в 17 веке. Первый прообраз термометра демонстрировал итальянский ученый Галилео Галилей в 1592 г.

Термометр Галилея (термоскоп) состоял из трубки, частично заполненной водой, и стеклянного шарика. Конец трубки был опущен в открытый сосуд с водой. (см. рис.) При нагревании шарика давление воздуха в нем увеличивалось и уровень воды в трубке опускался. При охлаждении, наоборот, уровень воды поднимался вверх. Таким образом, о температуре можно судить по уровню воды в трубке. Первое применение такого термоскопа нашел в медицине. Термоскоп Галилея имел тот недостаток, что его показания зависели от атмосферного давления. Т. е. при повышении давления уровень жидкости в трубке будет повышаться без увеличения температуры.

Чтобы термометр показал более точные измерения, необходимо ввести температурную шкалу. Для этого надо прежде всего установить постоянные точки с фиксированной температурой. После Г. Галилея при градуировке термометра в качестве опорных точек использовались такие ненадежные и неопределенные точки.

Например: известный физик, основоположник механики И. Ньютон за начало отсчета температуры (0 о ) принимал температуры здорового человека. (?)

Известный ученый г. Магдебурга Отто Герике (17 век) за начальную температуру принял температуру воздуха при первых заморозках.

Самой употребительной температурной шкалой в англоязычных странах до сих пор является шкала Фаренгейта . За 0 о в этой шкале принято температура смеси снега и нашатыря, а за 100 о – нормальная температура человеческого тела. В этой шкале температура замерзания воды соответствует 32 о F, а температура кипения 212 о F.

При градуировке термометра обычно за начало отсчета (0 о ) принимают температуру тающего льда; второй постоянной точкой (100 о ) считают температуру кипения воды при нормальном атмосферном давлении (101325 Па). Шкалу между точками 0 и 100 делят на 100 равных частей, называемых градусами (1 о С) (см. рис.). Перемещение столбика жидкости на одно деление соответствует изменению температуры на 1 о С и получается определенная температурная шкала – шкала по Цельсию. И она признана как Международная практическая шкала температур.

В конце 18 века французский физик Ж. Шарль установил, что одинаковое нагревание любого газа приводит к одинаковому повышению давления, если при этом объем остается постоянным. При измерении температуры по шкале Цельсия зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме выражается линейным законом т. е. температура прямо пропорциональна давлению. Поэтому давление газа можно принять в качестве меры температуры. Соединив закрытый сосуд, в котором находится газ с проградуированным манометром, получим газовый термометр. В 1848 году английский физик Кельвин Уильям предложил абсолютную шкалу, исходя из законов термодинамики, которая в настоящее время называется термодинамической шкалой или шкала Кельвина (К о ).

Температура и ее измерение.

Для измерения температуры воздуха термометр устанавливается в специальной метеорологической будке, стенки которой двойные. Через такие стенки свободно проходят воздух, но не проходят солнечные лучи и дождь. Т. е. внутри будки свободно циркулирует воздух.

Для измерения температуры воды водоемов, колодцев пользуются обыкновенными термометрами. Их резервуар и трубку обматывают на 4-5 см тонкими нитками. Для чего это делается? Нитки впитывают воду и через 4-5 мин. принимают температуры воды т.е. устанавливается тепловое равновесие. При извлечении термометра из воды нитки защищают его от действия наружной температуры, в течение 0,5-1 мин. они не дают ему остыть или нагреться За это время достаточно, для того чтобы отсчитать показания термометра. Если опустить в колодец незащищенный термометр, то его показания будет неверным т. к. пока термометр поднимают из колодца или водоема показания его могут измениться под действием температуры окружающего воздуха.

Агроному или полеводу важно знать температуры почвы, особенно в весенний период, когда начинаются посевные работы. В почве, имеющей низкую температуру, зерно не прорастет. Температуру почвы измеряют при помощи термометра Саввинова. Это обычный термометр с трубкой, изогнутой под углом 135 о для удобства установки в почве (см. рис.) Для установки термометра в почве лопатой делают разрез определенной глубины, осторожно опускают термометр и закапывают, почву осторожно уплотняют. Результаты измерений показывают, что днем на Солнце наиболее высокую температуру имеет поверхность почвы, не покрытая растительностью. Наиболее высокая температура наблюдается около полудня, а наиболее низкая – ночью, перед восходом Солнца. Глубокие слои почвы (10 – 50 см.) днем меньше нагреваются, а ночью меньше остывают; на глубине 70 – 100 см температура почвы в течение суток не меняется.

В сельскохозяйственных справочниках приводятся данные о температурах прорастания семян. Например: пшеница озимая от +4 до +32 о С и. т. д.

Температура и живой организм .

Как у человека, так и у животных первым признаком нездоровья считается повышенная температура тела. Проверяя температуры животных можно судить об их здоровье. Независимо от климатических условий и места обитания температура тела здоровых животных и птиц должна быть следующей:

Здоровый человек +36,6 о С, лошади +38 о С; коровы +38,5 – 39,5 о С; осла +37,5 о С; теленка +39 – 40 о С; овцы +38 – 40 о С; свиньи +38,5 – 40 о С; кролика +38,5 – 39 О С; собаки +38 – 39 о С; курицы и индейки +41 о С; утки и гуся +41,5 о С; голубя +42 о С.

Повышение или понижение температуры против этих норм – признак заболевания.

+ 36,6 о С. +38,5 -39 о С

+41 -42 о С 38,5 о С – 39,5 о С

Какова будет погода?

Определение предстоящей погоды имеет большое значение для повседневной жизни. Особенно для сельского хозяйства, где заморозки наносят огромный вред. Предсказать заморозок – значит предупредить растения от гибели, спасти урожай. Этим занимаются метеорологические станции.

Садоводу или агроному важно знать, какова будет погода, особенно в весенние и осенние периоды, когда начинают посевные работы или уборки урожая.

В настоящее время созданы автоматические и электронные сигнализаторы заморозков со счетно – решающими устройствами. Они измеряют температуры воздуха, производят сложные вычисления и выдают предстоящий прогноз погоды. И эти прогнозы погоды передаются по телевидению для целой области или региона. Садоводам, овощеводам важно знать состояние погоды на территории своего района. И они для определения возможности наступления заморозков пользуются простым способом – психрометром и таблицей. Простейший психрометр состоит из двух термометров. Шарик одного из них обернуто тканью или ватой и конец обмотки смочена водой. Сухой термометр измеряет температуру воздуха, а второй – температуру ткани с водой. С помощью специальной таблицы, называемой психрометрической, по разности показаний сухого и влажного термометров (психрометрической разности) определяют результат.

Температура — физическая величина, характеризующая тепловое состояние тел.

Температура — один из макроскопических параметров системы. В физике тела, состоящие из очень большого числа атомов или молекул, называютмакроскопическими. Размеры макроскопических тел во много раз превышают размеры атомов. Все окружающие тела — от стола или газа в воздушном шарике до песчинки — макроскопические тела.

Величины, характеризующие состояние макроскопических тел без учета их молекулярного строения, называют макроскопическими параметрами. К ним относятся объем, давление, температура, концентрация частиц, масса, плотность, намагниченность и т. д. Температура — один из важнейших макроскопических параметров системы (газа, в частности).

Температура — характеристика теплового равновесия системы.

Известно, что для определения температуры среды следует поместить в эту среду термометр и подождать до тех пор, пока температура термометра не перестанет изменяться, приняв значение, равное температуре окружающей среды. Другими словами, необходимо некоторое время для установления между средой и термометром теплового равновесия.

Тепловым, или термодинамическим, равновесием называют такое состояние, при котором все макроскопические параметры сколь угодно долго остаются неизменными. Это означает, что не меняются объем и давление в системе, не происходят фазовые превращения, не меняется температура.

Однако микроскопические процессы при тепловом равновесии не прекращаются: скорости молекул меняются, они перемещаются, сталкиваются.

Любое макроскопическое тело или группа макроскопических тел —термодинамическая система — может находиться в различных состояниях теплового равновесия. В каждом из этих состояний температура имеет свое вполне определенное значение. Другие величины могут иметь разные (но постоянные) значения. Например, давление сжатого газа в баллоне будет отличаться от давления в помещении и при температурном равновесии всей системы тел в этом помещении.

Температура характеризует состояние теплового равновесия макроскопической системы: во всех частях системы, находящихся в состоянии теплового равновесия, температура имеет одно и то же значение (это единственный макроскопический параметр, обладающий таким свойством).

Если два тела имеют одинаковую температуру, между ними не происходит теплообмен, если разную — теплообмен происходит, причем тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому до полного выравнивания температур.

Измерение температуры основано на зависимости какой-либо физической величины (например, объема) от температуры. Эта зависимость и используется в температурной шкале термометра — прибора, служащего для измерения температуры.

Действие термометра основано на тепловом расширении вещества. При нагревании столбик используемого в термометре вещества (например, ртути или спирта) увеличивается, при охлаждении — уменьшается. Использующиеся в быту термометры позволяют выразить температуру вещества в градусах Цельсия (°С).

А. Цельсий (1701-1744) — шведский ученый, предложивший использовать стоградусную шкалу температур. В температурной шкале Цельсия за нуль (с середины XVIII в.) принимается температура тающего льда, а за 100 градусов — температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

Поскольку различные жидкости расширяются с повышением температуры по-разному, то температурные шкалы в термометрах с разными жидкостями различны.

Поэтому в физике используют идеальную газовую шкалу температур,основанную на зависимости объема (при постоянном давлении) или давления (при постоянном объеме) газа от температуры.

Содержание

Введение
Глава 1. Термопреобразователи для измерения криогенных температур
1.1. Медь-константановый термопреобразователь
1.2. Термопреобразователи из сплавов Кондо в паре с обычными термоэлектродами
Глава 2. Государственная поверочная схема
2.1. Эталоны
2.1.1. Государственный первичный эталон
2.1.2. Вторичные эталоны
2.2. Рабочие эталоны
2.2.1. Рабочие эталоны 1-го разряда
2.2.2. Рабочие эталоны 2-го разряда
2.2.3. Рабочие эталоны 3-го разряда
2.3. Рабочие средства измерительной техники
Заключение
Список использованных источников

Введение

Из того, что температура — это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (то есть в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

В равновесном состоянии температура имеет одинаковое значение для всех макроскопических частей системы. Если в системе два тела имеют одинаковую температуру, то между ними не происходит передачи кинетической энергии частиц (тепла). Если же существует разница температур, то тепло переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой, потому что суммарная энтропия при этом возрастает.

Температура играет важную роль в повседневной жизни, в познании природы, исследовании новых явлений, а ее единица — кельвин К — является одной из семи основных единиц, на которых основана Международная система единиц. В состав производных величин СИ, имеющих специальное название, входит температура Цельсия, измеряемая в градусах Цельсия[1]. На практике часто применяют градусы Цельсия из-за исторической привязки к важным характеристикам воды — температуре таяния льда (0 °C) и температуре кипения (100 °C). Это удобно, так как большинство климатических процессов, процессов в живой природе и т. д. связаны с этим диапазоном. Изменение температуры на один градус Цельсия тождественно изменению температуры на один Кельвин. Поэтому после введения в 1967 г. нового определения Кельвина, температура кипения воды перестала играть роль неизменной реперной точки и, как показывают точные измерения, она уже не равна 100 °C, а близка к 99,975 °C. Существуют также шкалы Фаренгейта и некоторые другие. Согласно статистическим данным около 40 % всех измерений приходятся на температурные [1]. В некоторых отраслях народного хозяйства эта доля значительно выше. Так, в энергетике температурные измерения составляют до 70 % общего количества измерении. Огромное значение имеет температура при контроле, автоматизации и управлении технологическими процессами. Точность соблюдения температурного режима часто определяет не только качество, но и принципиальные возможности применения продукции в определенных целях, например при выращивании полупроводниковых монокристаллов. В современных условиях технологические требования к точности поддержания температуры.

Глава 1. Термопреобразователи для измерения криогенных температур

Характерной особенностью термоэлектрического метода измерения низких температур является то, что с убыванием температуры ухудшаются условия генерирования термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) [3].

Нужна помощь в написании реферата?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

1.1. Медь-константановый термопреобразователь

Медь-константановый термопреобразователь в практике измерения низких температур получил наиболее широкое применение. Условное обозначение номинальных статических характеристик (НСХ) преобразования в соответствии с ДСТУ 2837-94 [4]: МК (М) с термоэлектродами медь (М1) и сплав копель МНМц 43…0,5 (56 % Cu – 44 % Ni) для диапазона измеряемых температур -200…+400 ºС (70…670 К). В отличие от электродов из чистых металлов сплавы часто выходят за рамки требований по однородности, предъявляемых к термоэлектродам. Особенно это относится к константану, выбор которого для измерения низких температур требует особой тщательности и внимания. Для термопреобразователей пригоден только термопарный константан. Обычная электротехническая медь удовлетворяет требованиям по однородности [5]. ТЭДС медь-константанового термопреобразователя убывает с температурой и при 20 К становится меньше 5 мкВ/К. При температурах ниже тройной точки водорода (13,81 К) используются сплавы Кондо, значительно более эффективные, чем медь-константановые термопреобразователи в диапазоне температур 2…20 К [6].

1.2. Термопреобразователи из сплавов Кондо в паре с обычными термоэлектродами

Такие термопреобразователи эффективны при измерениях температур ниже тройной точки водорода. Сплавы Кондо представляют твердые растворы, в которых в обыкновенном металле в очень небольших количествах растворены переходные или редкоземельные металлы. Молярное содержание растворов составляет от нескольких тысячных до нескольких десятых долей процента. Для них характерна очень большая по сравнению со всеми остальными металлами и сплавами ТЭДС. Наиболее исследованы растворы железа, кобальта, марганца, серебра, меди [7]. На рис. 1.1 и 1.2 представлены температурные зависимости полной и дифференциальной ТЭДС для термопар, которые составлены из термоэлектродов, изготовленных из сплава золота и кобальта (молярное содержание 2,1 %), и других металлов [8].

Разброс значений ТЭДС для 15 произвольно выбранных термоэлектродов одной и той же катушки имеет наибольшее значение при 4,2 К и соответствует ± 0,2 % [11].

Для измерений в диапазоне температур 1…80 К рекомендуются термопреобразователи, у которых электроды изготовлены из сплавов серебро-золото (молярное содержание 0,37 %) и золото-железо (молярное содержание 0,03 %) в соответствии с ДСТУ 2857-94 [12]. С понижением температуры чувствительность повышается и составляет 10 мкВ/К при 2 К, 14 мкВ/К при 10 К и 8 мкВ/К при 40 К. При индивидуальном установлении номинальной статической характеристики ее погрешность достигает 0,1 К в соответствии с ДСТУ 2837-94 [4].

Глава 2. Государственная проверочная схема

Государственная поверочная схема средств измерений температуры в диапазоне от 13,8 К до 303 К изложена в соответствии с ДСТУ 3742-98 [14].

Молекулярная физика в отличие от механики изучает системы (тела), состоящие из большого числа частиц. Эти тела могут находиться в различных состояниях, которые называются параметрами состояния. К параметрам состояния относят давление, объём, температуру. Возможно такое состояние системы, при котором параметры, характеризующие его, остаются неизменными сколь угодно долго при отсутствии внешних воздействий. Это состояние называется тепловое равновесие. Так, объём, температура, давление жидкости в сосуде, находящейся в тепловом равновесии с воздухом в комнате, не изменяются, если для этого не будет каких-либо внешних причин.

Температура

Состояние теплового равновесия системы характеризует такой параметр, как температура. Особенностью его является то, что значение температуры во всех частях системы, находящейся в состоянии теплового равновесия, одинаково. Если опустить в стакан с горячей водой серебряную ложку (или ложку из любого другого металла), то ложка будет нагреваться, а вода — остывать. Это будет происходить до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие, при котором ложка и вода будут иметь одинаковую температуру, т.е. придут в тепловое равновесие.

Температура — это физическая величина, которая характеризует тепловое состояние тела. Так, температура горячей воды выше, чем холодной; зимой температура воздуха на улице ниже, чем летом.

Единицей температуры является градус Цельсия (°С). Температуру измеряют термометром.

В основе устройства термометра и соответственно способа измерения температуры лежит зависимость свойств тел от температуры, в частности свойство тела расширяться при нагревании. В термометрах могут быть использованы разные тела: и жидкие (спирт, ртуть), и твёрдые (металлы) и газообразные. Их называют термометрическими телами. Термометрическое тело (жидкость или газ) помещают в трубку, снабжённую шкалой, её приводят в соприкосновение с телом, температуру которого хотят измерить.

Повышение температуры газа означает увеличение средней скорости хаотического движения его молекул. Аналогично с повышением температуры возрастает скорость перемещения молекул жидкости и возрастает амплитуда колебаний атомов твердых тел.

Шкала Цельсия. Шкала Кельвина

Существуют разные температурные шкалы. Одной из наиболее распространённых в практике шкал является шкала Цельсия. Основными точками этой шкалы служат температура таяния льда и температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.). Первой точке приписали значение 0 °С, а второй — 100 °С. Расстояние между этими точками разделили на 100 равных частей и получили шкалу, называемую шкала Цельсия. За единицу температуры по этой шкале принят 1 °С.

Помимо шкалы Цельсия широко используется температурная шкала, названная абсолютной (термодинамической) шкалой температур, или шкала Кельвина. Температура любого тела не может опуститься ниже -273,15 °С. При такой температуре движение молекул полностью прекращается. За ноль по шкале Кельвина принята температура -273,15 °С. Эта температура названа абсолютным нулём температур и обозначается 0 К. Единицей температуры является один кельвин (1 К); он равен 1 градусу Цельсия. Соответственно температура таяния льда по абсолютной шкале температур — 273 К, а температура кипения воды — 373 К.

Температуру по абсолютной шкале обозначают буквой Т. Связь между температурой по абсолютной шкале (Т) и температурой по шкале Цельсия (t°) выражается формулой:

Т = t° + 273.

Читайте также: