Температура. Измерение температуры. Термометры.

Температура. Измерение температуры. Термометры

Физика, 7 класс, Республика Беларусь. Основа — § 13 учебника Исаченковой, Громыко и Лещинского (2022), с. 46–48.

После урока ты сможешь объяснить, зачем нужен термометр, определить цену деления и пределы его шкалы, прочитать показание и выбрать подходящий прибор.

Можно ли доверять ощущению?

Положи одну руку в прохладную воду, другую — в умеренно тёплую. Через некоторое время опусти обе в воду комнатной температуры. Одна рука может ощущать её тёплой, другая — прохладной. Это демонстрация субъективности ощущений, а не способ измерения. В классе опыт проводит учитель с безопасной водой; горячую воду и стеклянные ртутные термометры не используют.

Температура определяет степень нагретости тела. В учебнике её обозначают буквой t. Для объективной оценки температуры служит термометр.

Проверь себя А. Два ученика по-разному описали воду из одного сосуда: «тёплая» и «прохладная». Противоречит ли это друг другу? Как получить общее число для сравнения? Ответ запиши до чтения следующего раздела.

Как действует жидкостный термометр

В баллончике находится жидкость. При нагревании она обычно расширяется и поднимается по узкой трубке — капилляру. При охлаждении столбик опускается. Это тепловое расширение вещества. У цифрового термометра показание формируется датчиком и выводится на экран; его не надо объяснять подъёмом жидкости.

Проверь себя Б. Назови явление, на котором основано действие жидкостного термометра. Почему узкая трубка удобна для наблюдения изменения уровня?

Шкала Цельсия

При построении шкалы жидкостного термометра положение столбика в тающем льде принимают за 0 °C, а в кипящей воде при обычном атмосферном давлении — за 100 °C. Промежуток делят на 100 равных частей. В быту в Беларуси используют шкалу Цельсия.

Важно: 0 °C означает температуру тающего льда, а не отсутствие температуры. Вода может иметь и отрицательную температуру в виде льда. Точка кипения зависит от давления, поэтому 100 °C — школьная опорная точка при обычном атмосферном давлении.

Как читать шкалу

Сначала найди два подписанных штриха и разницу их значений. Раздели эту разницу на число равных промежутков между ними: это цена деления. Затем посмотри нижний и верхний пределы измерения и считай значение у верхней границы столбика. Записывай число с единицей °C.

Задание Т1. На шкале А от −10 до 50 °C. Между 10 и 20 °C пять равных промежутков. Найди цену деления, нижний и верхний пределы и показание. Затем объясни, подойдёт ли этот прибор для измерения температуры кипящей воды.

Задание Т2. На шкале Б от 34 до 42 °C. Между 36 и 37 °C пять равных промежутков. Определи цену деления и показание. Можно ли им измерить температуру воздуха −5 °C? Обоснуй ответ пределом прибора.

Из § 7 ты знаешь школьное правило для шкального прибора: погрешность отсчёта равна половине цены деления. Для схемы А это ±1 °C, для схемы Б ±0,1 °C. Это оценка отсчёта по шкале; неверное положение прибора или контакт с объектом могут добавить другие ошибки.

Медицинский термометр из учебника имеет шкалу 34–42 °C и цену деления 0,1 °C. Он предназначен для температуры тела. Современные цифровые приборы часто безопаснее ртутных. Не тряси и не разбирай прибор в классе: если стеклянный термометр повреждён, сразу сообщи учителю.

Подходит ли прибор к объекту?

Задание Т3. Можно ли обычным бытовым жидкостным термометром измерить температуру одной маленькой капли воды? Объясни, что происходит при контакте капли с большим баллончиком прибора. Предложи более подходящий способ, если измерение действительно нужно.

Что сделать на практике

Если есть школьный термометр, узнай у учителя разрешённый диапазон и правила обращения. Определи цену деления и пределы. Помести чувствительную часть в воду комнатной температуры, не касаясь дна, дождись устойчивого показания и запиши результат с единицей. После добавления немного умеренно тёплой воды повтори измерение. Сравни реальные числа: «температура выросла / снизилась / практически не изменилась». Не вписывай ожидаемый результат как наблюдение. Для цифрового прибора вместо цены деления укажи шаг отображения, например 0,1 °C, если такой шаг реально виден.

Если термометра нет, реши Т1–Т3 по схемам и письменно опиши порядок измерения. Это тренирует выбор и чтение прибора. Для освоения реального измерения и оценки его погрешности опыт нужно выполнить позже с исправным прибором.

Вопросы § 13

Ответь на четыре контрольных вопроса параграфа: (1) какое явление лежит в основе действия жидкостного термометра; (2) что принято за 0 и 100 градусов по Цельсию; (3) как определить цену деления, пределы и показания термометров на рисунке 74 учебника; (4) почему бытовой термометр не подходит для одной капли воды. Рисунок 74 используй в своём учебнике: схемы выше — другие приборы для новой тренировки.

Проверка после попытки

А. Разные ощущения возможны после разной температуры рук. Для сравнимого числа нужен термометр. Б. Тепловое расширение жидкости; в узком капилляре изменение объёма заметно как движение столбика. Т1. 2 °C на деление, пределы −10 и 50 °C, показание 18 °C, оценка погрешности отсчёта ±1 °C; кипящую воду такой прибор не измерит из-за верхнего предела. Т2. 0,2 °C на деление, 36,6 °C, оценка ±0,1 °C; −5 °C вне диапазона 34–42 °C. Т3. Большой баллончик может изменить температуру маленькой капли, а капля может не покрыть чувствительную часть; нужен датчик малого размера и подходящий способ контакта. Если ошибся, вернись к двум подписанным штрихам, пересчитай промежутки, а затем реши новую шкалу из рабочего листа.

Дома

Прочитай § 13, с. 46–48. Выполни отдельный лист «Домашнее наблюдение». В учебнике предложена модель термоскопа Галилея из бутылки и соломинки: это необязательное расширение, которое делают только без нагревания и без стекла. Запиши, чем термоскоп похож на термометр и почему без калиброванной шкалы он не даёт точное значение в °C.

Весь комплект

Скачать редактируемые источники, раздатку и презентацию (ZIP).