Проектные задания к модулю V:
1.Что такое термометр? Сформулируйте перечень недостатков термометра Галилея. Предложите способы их устранения и совершенствования конструкции.
2.Что можно использовать в качестве термометрического тела? Выберите два различных термометрических тела и подготовьте перечень их термометрических параметров, пригодных для использования при измерении температуры.
3.Подробно разберите следующее задание. Водяной термометр показывает, что температура системы А больше температуры системы В. Означает ли это, что тепло обязательно будет течь от системы А к системе В, если системы А и В привести в тепловой контакт друг с другом? Указание: используя список рекомендованной литературы, проанализируйте свойства жидкостей в различных температурных интервалах.
4.Подготовьте сравнительные характеристики известных вам температурных шкал, в чем их сходство и отличия?
5. Проанализируйте уравнения, связывающие термометрические параметры веществ с температурой.
Тестовые задания к модулю V:
1. 1850F соответствуют по шкале Цельсия:
1) 153 0С 2) 17 0С 3) 53 0С 4) 85 0С
2. Длина столба ртути в термометре является:
1) геометрической величиной
2) термометрическим свойством
3) показателем температуры
4) термометром
3. В северных широтах не рекомендуют использовать ртутные термометры, так как ртуть:
1) опасное химическое вещество
2) не позволяет измерять низкие температуры
3) трудно доставлять в северные широты
4) замерзает при низких температурах северных широт
4. Температурные точки кипения и замерзания воды при нормальном атмосферном давлении называются:
1) константами
2) параметрами
3) реперными точками
4) градусными точками
5. Понятие температура, строго говоря, применимо для термодинамических
систем:
1) равновесных
2) неравновесных
3) изолированных
4) открытых
Модуль VI. Газовый термометр. Абсолютная температурная шкала.
Цель данного модуля – изучение научных принципов создания газового термометра, знакомство с решением Международного комитета мер и весов, исследованиями Кельвина по установлению абсолютной шкалы температур.
В начале XIX века Гей-Люссак (Франция) и Дальтон (Англия) установили, что газы расширяются прямо пропорционально температуре (что подтвердило справедливость идей Амонтона), а коэффициенты объёмного расширения разных газов одинаковы. Гей-Люссак установил, что для газов справедлив закон:
,
– объём при
температуре
,
– объём при температуре 0оС,
to
– температура газа,
– температурный коэффициент объёмного
расширения. Измерения Гей-Люссака
показали, что величина
одинакова для всех газов.
Гей-Люссак также сформулировал закон, описывающий изменение давления газа при изменении его температуры:
,
причем
.
Этот закон известен также как закон
Шарля.
Законы, установленные Гей-Люссаком, означали, что температурная шкала газового термометра должна служить эталонной шкалой для всех термометров.
Однако, продолжившиеся эксперименты, показали, что газовые законы – приближенные. Поэтому вопрос об эталонной шкале для термометров остался в то время открытым.
Необходимо отметить, что уже Амонтону принадлежит понятие об абсолютном нуле температур. Анализируя зависимость давления газа от температуры, он сделал заключение, что при некоторой температуре давление газа в замкнутом объёме обратится в нуль. По его данным эта температура должны равняться -230оС. Современная термодинамика даёт для абсолютного нуля температур значение -273,15оС.
На основании исследований учёными был сделан вывод о том, что наиболее удобным термометрическим телом является водород, и в 1878г. Международный комитет мер и весов постановил: «Температура должна измеряться давлением постоянного объёма химически чистого водорода, имеющего при точке плавления льда давление, равное 1000мм ртутного столба. Основные точки термометрической шкалы должны совпадать с основными точками шкалы Цельсия…Разность температур считать прямо пропорциональной соответствующей разности давлений».