Температура, термометры, шкалы Научно-познавательная презентация для подробного изложения и закрепления изучаемого материала

Определение ТЕМПЕРАТУРА (от лат. temperatura надлежащее смешение, нормальное состояние), физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия системы. То есть, говоря простым языком – это величина характеризующая насколько сильно нагрето или охлаждено тело, воздух, вода. Температура – это мера средней кинетической энергии вещества

Температура кипения ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ, температура, при которой происходит кипение жидкости, находящейся под постоянным давлением. Температура кипения при нормальном атмосферном давлении (1013,25 г Па, или 760 мм рт. ст.) называют нормальной температурой кипения или точкой кипения.

Температура плавления ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ, температура перехода твердого кристаллического тела в жидкое состояние. Температура плавления при нормальном атмосферном давлении (1013,25 г Па, или 760 мм ртутного столба) называют точкой плавления.

Температура тела ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА, показатель теплового состояния организма человека и животных; отражает соотношение процессов теплопродукции организма и его теплообмена с окружающей средой. У холоднокровных животных температура тела непостоянна и близка к температуре окружающей среды; у теплокровных (в т. ч. человека) практически постоянна для каждого вида. Среди теплокровных животных наиболее высокая температура тела у птиц (40-41 °С); у млекопитающих от 32 до 39 °С (у человека °С).

Инверсия температуры ИНВЕРСИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, повышение температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения. Различают приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности, и инверсии температуры в свободной атмосфере; первые чаще всего связаны с охлаждением воздуха от холодной земной поверхности, вторые с нисходящими движениями воздуха, адиабатический повышающими его температуру.

Ещё одна физическая химера АБСОЛЮТНЫЙ НУЛЬ ТЕПЕРАТУРЫ - предельная температура, при которой давление идеального газа при постоянном объеме должно быть равно нулю или должен быть равен нулю объем идеального газа при постоянном давлении. Абсолютный нуль – принципиально недостижим и является очередной физической химерой 0 – absolute null

Термометр ТЕРМОМЕТРЫ - приборы для измерения температуры, см. Газовый термометр, Жидкостный термометр, Термометр сопротивления.

История возникновения термометров До изобретения такого обыденного и простого для нашей повседневной жизни измерительного прибора как термометр о тепловом состоянии люди могли судить только по своим непосредственным ощущениям: тепло или прохладно, горячо или холодно, до нас дошёл такой способ измерения температуры тела, как прикладывание ко лбу ладони.

Как всегда первый… История термодинамики началась, когда в 1592 году Галилео Галилей создал первый прибор для наблюдений за изменениями температуры, назвав его термоскопом. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной стеклянной трубкой. Шарик нагревали, а конец трубки опускали в воду. Когда шарик охлаждался, давление в нем уменьшалось, и вода в трубке под действием атмосферного давления поднималась на определенную высоту вверх. При потеплении уровень воды в трубки опускался вниз. Недостатком прибора было то, что по нему можно было судить только об относительной степени нагрева или охлаждения тела, так как шкалы у него еще не было.

Исправляя и дополняя В 17 веке воздушный термоскоп был преобразован в спиртовой флорентийским ученым Торричелли. Прибор был перевернут шариком вниз, сосуд с водой удалили, а в трубку налили спирт. Действие прибора основывалось на расширении спирта при нагревании, - теперь показания не зависели от атмосферного давления. Это был один из первых жидкостных термометров.

Но все эти термоскопы показывали лишь приблизительную температуру, не давая точных данных, к сожалению это вечная проблема во всех только что зародившихся отраслях науки, каковой на тот момент и явилась термодинамика.

И пришёл ОН… Но термометру в конце-концов нужно было изобретаться, а какой термометр без шкалы, поэтому в 1694 году Карло Ренальдини предложил принять в качестве двух крайних точек температуру таяния льда и температуру кипения воды.

Дополняя… Но шкала Ренальдини оказалась не совсем удобной и поэтому в 1714 году Д. Г. Фаренгейт изготовил ртутный термометр. На шкале он обозначил три фиксированные точки: нижняя, 32 °F - температура замерзания солевого раствора, 96 ° - температура тела человека, верхняя 212 ° F - температура кипения воды. Термометром Фаренгейта пользовались в англоязычных странах вплоть до 70-х годов 20 века, а в США пользуются и до сих пор.

На вкус и цвет Еще одна шкала была предложена французским ученым Реомюром в 1730 году. Он делал опыты со спиртовым термометром и пришел к выводу, что шкала может быть построена в соответствии с тепловым расширением спирта. Установив, что применяемый им спирт, смешанный с водой в пропорции 5:1, расширяется в отношении 1000:1080 при изменении температуры от точки замерзания до точки кипения воды, ученый предложил использовать шкалу от 0 до 80 градусов. Приняв за 0 ° температуру таяния льда, а за 80 ° температуру кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

Последний штрих Цельсия В 1742 году шведский ученый Андрес Цельсий предложил шкалу для ртутного термометра, в которой промежуток между крайними точками был разделен на 100 градусов. При этом сначала температура кипения воды была обозначена как 0 °, а температура таяния льда как 100 °. Однако в таком виде шкала оказалась не очень удобной, и позднее астрономом М. Штремером и ботаником К. Линнеем было принято решение поменять крайние точки местами.

Не увенчанные успехом М. В. Ломоносовым был предложен жидкостный термометр, имеющий шкалу со 150 делениями от точки плавления льда до точки кипения воды. И. Г. Ламберту принадлежит создание воздушного термометра со шкалой 375 °, где за один градус принималась одна тысячная часть расширения объема воздуха. Были также попытки создать термометр на основе расширения твердых тел. Так в 1747 голландец П. Мушенбруг использовал расширение железного бруска для измерения температуры плавления ряда металлов. М. В. Ломоносов

Абсолютная шкала Кельвина Температурные шкалы, о которых шла речь выше, отличает то, что точка отсчета для них была выбрана произвольно. В начале 19 века английским ученым лордом Кельвином была предложена абсолютная термодинамическая шкала. Одновременно Кельвин обосновал понятие абсолютного нуля, обозначив им температуру, при которой прекращается тепловое движение молекул. По Цельсию это -273,15 °С. Кельвин (Томсон У.)

Все температурные шкалы Шкала Кельвина (K, Kelvin) - температурная шкала термометра, в которой начало отсчета сдвинуто по сравнению со шкалой Цельсия на единиц в область отрицательных температур. Минимальная возможная температура, определяемая термометром, 0° по шкале Кельвина, называется «абсолютным нулем». К = С + 273,16

Шкала Фаренгейта (°F, Fahrenheit) - температурная шкала термометра, в которой опорными точками являются температура смеси снега и нашатыря (0 град.F) и нормальная температура человеческого тела (100 град.F), а величина градуса в шкале термометра определяется как сотая часть интервала между опорными точками. Применяется в США при градуировке шкал термометров и в некоторых других странах. 0 град.C = 32 град.F 100 град.C = 212 град.F F=1.8C+32 (F = 9/5 С + 32)

Шкала Цельсия (°C, Celsius, centigrade) - температурная шкала термометра, в которой опорными точками являются температура плавления льда (0 град. C) и температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении (100 град.C), а величина градуса в шкале термометра определяется как сотая часть интервала между опорными точками. 0° – температура затвердения воды 100° – температура закипания воды C=5/9(F-32) C=(K–273)

Шкала Реомюра - температурная шкала, в которой опорными точками являются точка таяния льда (0 град.R) и точка кипения воды при нормальном атмосферном давлении (80 град.R), а величина градуса в шкале термометра определяется как восьмидесятая часть интервала между опорными точками. В настоящее время почти не используется в термометрах для определения температуры.

Итог Шкалы Фаренгейта и Цельсия совпадают в точке –40°, т.е. – 40° F = –40° C, что можно проверить по приведенным выше формулам. Во всех прочих случаях значения температур, определяемых термометрами, в градусах по шкалам Фаренгейта и Цельсия будут различаться. В научных исследованиях и при градуировке шкал термометров обычно используются шкалы Цельсия и Кельвина. В нашей стране распространены термометры, отградуированные по шкале Цельсия. Электронные термометры могут переключаться в различные режимы измерений.

Интересное… В пространстве между галактиками, несмотря на кажущуюся пустоту, все-таки существует и разреженный ионизованный газ, и космические лучи, и нейтрино, и кванты электромагнитного излучения и т.д. Давление там настолько низкое, что даже в межзвездном пространстве оно в тысячи раз выше, а где низкое давление, там и низкая температура – порядка –270°С.

Интересное… В Антарктиде на полярной станции «Восток» была зарегистрирована самая низкая на Земле температура – 89°С. Эта станция названа в честь одного из шлюпов первой антарктической экспедиции 1819 – 21 гг. под командованием Ф. Ф. Беллинсгаузена на шлюпах «Восток» и «Мирный».

Интересное… Еще в начале 20 века физики полагали, что в пространстве между звездами и планетами нашей галактики, Млечного пути, нет абсолютно ничего, полный вакуум. Сейчас мы знаем, что межзвездное и межпланетное пространство заполнено сильно разреженным газом, космической пылью и пронизано различными видами излучений. Давление межзвездной среды в миллиарды раз ниже чем в кинескопе монитора, а температура около 200°С ниже нуля.

Интересное… Средняя температура на Марсе примерно –40°С. При благоприятном стечении обстоятельств, поверхность Марса может летом прогреваться до +20°С, однако зимней ночью столбик термометра падает до –125°С. Такие резкие перепады температуры обусловлены тем, что атмосфера Марса не способна долго удерживать тепло.

Интересное… В 1895 году немецкий физик Карл Линде создал первую в мире установку для получения жидкого воздуха с температурой -193°С. Если в жидкий воздух опустить, например, металлическую пластину, то после этого она станет настолько хрупкой, что согнуть ее не удастся – она попросту сломается.

Интересное… В обычной жизни мы встречаем только одно вещество в 3-х агрегатных состояниях – воду. На этом свойстве воды построено несколько различных шкал определения температуры. Наиболее популярная шкала Цельсия, которую он предложил к использованию в 1742 г. В этой шкале за 0°С принята температура, при которой вода переходит из твердого состояния в жидкое. Однако рядом с 0°С существует еще одна весьма интересная позиция – т. н. тройная точка. При температуре 0,01°С и давлении 4.58 мм рт. ст. вода может одновременно находиться во всех трех агрегатных состояниях.

Интересное… Максимальная температура воздуха у поверхности Земли была зафиксирована на уровне 56,7 о С. Представьте себе безжизненную пустыню, где под палящим Солнцем раскалываются даже камни. Так выглядит самое горячее место на поверхности Земли – Долина Смерти, межгорная впадина в пустыне Мохаве, в США. Это одна из наиболее глубоких (85 м ниже уровня моря) и безводных впадин на Земле. Длина ее около 250 км, а свое название она получила в 1849 году, после трагической гибели партии золотоискателей от недостатка воды. Долина Смерти. Дьявольское поле. Лунная ночь в Долине Смерти

Интересное… «451 градус по Фаренгейту». Так называется антиутопия известного американского фантаста Рея Брэдбери. Название романа напрямую связано с температурой воспламенения бумаги, которая составляет 232°С. Вообще температура горения вещества не постоянна, ее можно увеличить, если ввести в пламя дополнительные порции кислорода. В частности, с помощью тонкой трубки и обыкновенной спички вполне можно перерезать стальной пруток. Достаточно подуть в трубку и направить поток воздуха в центр горения. Этот эффект используется в турбореактивных двигателях, где керосин сгорает при температуре 2500°С Рэй Брэдбери

Интересное… При извержениях вулканов на поверхность Земли изливается лава – раскаленная жидкая или очень вязкая, преимущественно силикатная масса. Шире всего распространены базальтовые лавы, они первоначально имеют температуру около °С. Скорость течения лавы на поверхности Земли достигает км/ч, при этом ее температура постепенно снижается до 700°С, после чего лава затвердевает.

Интересное… В самом центре нашей планеты на глубине 6300 км находится твердое внутреннее ядро, диаметром около 1370 км. Ядро состоит из сплава железа, серы и никеля, это самое горячее место на нашей планете имеет температуру почти как на поверхности Солнца – 6000°С., а давление на такой глубине в 3,5 миллиона раз больше чем на поверхности нашей планеты.

Интересное… Вольфрамовая спираль в лампе накаливания нагревается до 3000°С, Но для того, что бы получить вольфрамовую проволоку металл нужно раскалить до температуры 3410°С, только тогда он станет мягким и текучим.

Интересное… В 1952 г. в СССР была впервые испытана водородная бомба, температура в эпицентре взрыва достигла значения 10 8 °С, что сопоставимо с температурой в солнечном ядре, так как там протекают сходные процессы. Принцип действия водородной бомбы основан на использовании энергии, выделяющейся при реакции синтеза легких ядер. Такая реакция возможна только при высоких температурах. Ядерный взрыв всего лишь 1 кг 235U или 239Pu при полном делении всех ядер эквивалентен по количеству выделившейся энергии химическому взрыву т тротила.

Интересное… Температура на поверхности Солнца достигает 6000°С, эта температура не постоянна. На поверхности просматриваются местные зоны с температурой 4500°С, при таких температурах визуальная разница в полторы тысячи градусов становится настолько заметной, что эти зоны получили название солнечных пятен. С другой стороны, из глубин Солнца на поверхность вырываются гигантские протуберанцы, громадные, протяженностью до нескольких сотен тысяч километров плазменные образования. Они имеют температуру в два-три раза выше, чем на поверхности.

THE END КОНЕЦ FINITO