Тепловое расширение

1.

Тепловое расширение
цель:5.5.1.5– характеризовать
тепловое расширение
{

2.

Домашнее задание : устный разбор
Температура
Тепло
Тепловая энергия
Термометр
Виды термометров
Что положено в основу
устройства термометра?
Правила пользования
термометром

3.

Задание1: выпиши
определение в тетрадь
Тепловое расширениеувеличение линейных
размеров тела и его
объемов, происходящих
при повышении
температуры.

4.

Наше восприятие тепла основывается на
осязании и поэтому недостаточно надежно.
Более или менее надежным ощущением мы
обладаем при оценке различий теплового
состояния. Мерой теплового состояния
служит температура. Но, чтобы нагреть кусок
железа до определенной температуры, мы
затрачиваем значительно меньше тепла, чем
для нагревания такой же массы воды до той
же температуры. Вследствие этого мы
должны строго отличать тепловое состояние,
т.е. температуру от затраты тепла,
необходимой для достижения данной
температуры.

5.

Термометр и измерение температуры
Для измерения температуры служат термометры. Для
определения температуры мы используем главным
образом тепловое расширение жидкостей (ртутный и
спиртовой термометры).
Для измерения температур может быть также
использовано различное тепловое расширение двух
металлов, металлический термометр. Можно также
использовать электрическое напряжение, возникающее в
местах спая двух металлов, если его нагревать, в то время
как свободный конец термоэлемента поддерживается при
более низкой температуре

6.

...

7.

Принцип измерения температуры.
Температура непосредственно не измеряется!
Измеряется величина, зависящая от температуры!
В современных жидкостных термометрах - это объем
спирта или ртути ( в термоскопе Галилея – объем
газа). Термометр измеряет собственную температуру!
А, если мы хотим измерить с помощью термометра
температуру какого-либо другого тела, надо
подождать некоторое время, пока температуры тела и
термометра уравняются, т.е. наступит тепловое
равновесие между термометром и телом.
В этом состоит закон теплового равновесия:
у любой группы изолированных тел через какое-то
время температуры становятся одинаковыми,
т.е. наступает состояние теплового равновесия.

8.

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ?
• Самая высокая температура на Земле
зарегистрированная в Ливии в 1922 году —
+57,8 0 С;
• Самая низкая температура,
зарегистрированная на Земле, — –89,20 С;
• Над головой у человека температура выше
температуры окружающей среды на
• 1 – 1,5 0С;
• Средняя температура животных: лошади —
380С, овцы — 400С, курицы — 410С,
• Температура в центре Земли — 200000С;
• Температура на поверхности Солнца —
6000 К, в центре — 20 млн. град К.

9.

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ
Экспериментальные исследования теплового
расширения в XVIII веке привели к характерной
путанице понятий, царившей почти до середины
XIX столетия. Говорили, например, что "ртуть
расширяется равномерно", забывая добавить, по
отношению к какому эталону определяется это
расширение. Между тем в качестве мерила неявно
предполагалась та же ртуть, поскольку за равные
интервалы температуры принимались интервалы,
дававшие равные значения расширения ртути. При
этих условиях утверждение о том, что ртуть
расширяется равномерно, лишено смысла, точно так
же как нет смысла и в утверждении, что видимое
движение неподвижных звезд "равномерно", если
само это движение служит для определения равных
интервалов времени.
Тепловое расширение

10.

Уже в начале столетия некоторые опыты Дэви показали
необходимость принятия эталонной шкалы. Дэви
сконструировал различные термометры — со ртутью, со
спиртом, с чистой водой, с соленой водой. Каждый
термометр он градуировал по Цельсию обычным
способом с обычными двумя постоянными точками.
Сопоставив показания этих термометров, он обнаружил
полное их расхождение. Так, когда ртутный термометр
показывал 50° С, спиртовой показывал 43°, термометр с
оливковым маслом 49°, с чистой водой 25,6°, а с соленой
водой 45,37°.
Опыты Дэви

11.

Биография
Родился 17 декабря 1778 в городке Пензансе
(графство Корнуолл) на юго-западе Англии.
Несмотря на рано проявившиеся выдающиеся
способности, в школе учился посредственно и после
смерти отца был отдан в обучение к аптекарю.
Здесь он начал свои первые химические
эксперименты, а кроме того, занялся
самообразованием по составленному им самим
обширному плану.
В возрасте 17 лет Дэви совершил первое открытие:
получив тепло от трения двух кусков льда, он
пришел к выводу, что теплота – это особый вид
движения. В 1820–1827 был президентом
Лондонского королевского общества (английской
академии наук). У Дэви учился и начал
работать Майкл Фарадей.
Похоронен в Вестминстерском аббатстве в Лондоне.
Факты биографии Дэви

12.

Точное сопоставление показаний ртутного и
воздушного термометров было произведено в
1815 г. Дюлонгом и Пти, которые пришли к
заключению, что если расширение ртути
считать равномерным, то расширение воздуха
не будет равномерным, и наоборот. Однако
полное выражение эти идеи получили лишь в
знаменитом мемуаре Уильяма Томсона (лорда
Кельвина), опубликованном в 1848 г., где
вводится термодинамическая температурная
шкала, не зависящая от применяемого
термометрического вещества, почему она и
получила название "абсолютной шкалы".
{

13.

Уильям Томсон, лорд Кельвин
(26.VI. 1824 - 17.XII. 1907)
Уильям Томсон, будущий лорд Кельвин, родился в Белфасте
(Ирландия) в семье профессора инженерии. Закончив обучение в
Глазго, 17-летний юноша поступает в Кембриджский университет. В
это время публикуется его первая научная статья, посвященная
тригонометрическим рядам.
В 1848 г. Томсон ввел "абсолютную термометрическую шкалу". Он
объяснил ее название следующим образом: "Для этой шкалы
характерна полная независимость от физических свойств какого-либо
конкретного вещества". Он отмечает, что "бесконечный холод должен
соответствовать конечному числу градусов воздушного термометра
ниже нуля", а именно: точке, "соответствующей объему воздуха,
уменьшенному до нуля, что будет отмечено на шкале как -273 °С".

14.

Шкала
Цельсия
Шкала
Фаренгейта
Кем и
когда
введена.
А. Цельсия
швед.
физик
1742 г.
Фаренгейт
стеклодув из
Голландии
1724 г.
Обозначение.
C
F
R
К
Наличие положительных и отрицательных темп-р
+и–
+и–
+и–
+
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ
Опорные
точки.
Шкала
Реомюра
Шкала
Кельвина
Реомюр
Томсон
французский (лорд Кельвин)
физик
англ. физик
1726 г.
1848 г.
0C
32F
0R
0K – абс.нуль,
– темп. таяния – темп. таяния – темп. таяния
273К
льда,
льда,
льда,
– темп. таяния
100C
212F
80R
льда.
– темп.
– темп.
– темп.
Т=
кипения воды. кипения воды. кипения воды.
t + 273

15.

А ЭТО ТЫ ЗНАЕШЬ ?
На самом деле шведский астроном и
физик Цельсий предложил шкалу, в
которой точка кипения воды была
обозначена числом 0, а точка таяния льда
числом 100 ! "Зато зимой не будет
отрицательных чисел!" -любил говорить
Цельсий. Но потом шкалу "перевернули".
• Температура -40 градусов по Цельсию
точно равна температуре -40 градусов по
Фаренгейту. Это единственная
температура, в которой две этих шкалы
сходятся.

16.

17.

Расширение твердых тел
При нагревании твердые тела расширяются во все стороны; тела, имеющие
форму стержня, расширяются заметнее всего в направлении своей длины.
Линейное расширение легко измерить.
Основные опыты.
Шар и кольцо (рис.157). При одинаковой температуре кольца и шара шар
свободно проходит через кольцо. Если нагреть шар, то вследствие его
расширения он застревает в кольце до тех пор, пока их температуры не
сравняются.
Стальной стержень с болтом (рис.158). Стальной стержень просверлен с
одного конца; в это отверстие вставлен болт из чугуна или толстый гвоздь.
На другом конце стержня имеется нарезка и гайка. При комнатной
температуре стержень крепко затягивается в подставке, после чего
нагревается в средней части. Вследствие теплового линейного расширения
гайку удается навинтить дальше. При охлаждении и сжатии стержня
развиваются такие силы, что чугунный болт лопается, а гвоздь гнется.

18.

Учет и использование теплового расширения в
технике
• В быту и технике тепловое расширение имеет очень
большое значение. На электрических железных дорогах
необходимо зимой и летом сохранять постоянное
натяжение провода, питающего энергией электровозы.
Для этого натяжение провода создается тросом, один
конец которого соединен с проводом, а другой
перекинут через блок и к нему подвешен груз.
• При сооружении моста один конец фермы кладется на
катки. Если этого не сделать, то при расширении летом
и сжатии зимой ферма будет расшатывать устои, на
которые опирается мост.
• При изготовлении ламп накаливания часть провода
проходящего внутри стекла необходимо делать из
такого материала, коэффициент расширения которого
такой же как у стекла, иначе оно может треснуть

19.

Когда начи нается понижение температуры
воздуха осенью и в предзимье
сначала при температуре выше +4 С более
холодная вода с поверхности водоема
опускается вниз, а теплая поднимается вверх,
идет перемешивание воды. Происходит
перемешивание кислорода, это очень важно,
если бы того не было, обитатели водоема
начали задыхаться от нехватки кислорода.

20.

21.

Задание 2: письменно
Назови плюсы и минусы
замерзания воды

22.

Это случилось 1199 году в маленьком
баварском городке Ингольштадте. Зима в
этом году была очень суровая, подобной
не могли припомнить даже самые
древние старцы. По словам летописца,
«камни трескались от мороза, и дикие
звери выбегали из своих лесных трущоб,
чтобы согреться около человеческого
жилья». А.И. Куприн. Палач.
Задание 3: письменно
Почему камни
трескались от мороза?

23.

Задание 4: письменно(используй
дополнительные источники
информации: интернет)
Посуда, изготовленная из кварца,
выдерживает резкие изменения
температуры. Раскаленный кварцевый
стакан может без вреда для него опустить
в холодную воду. Чем объясняет ся такое
свойство кварца?

24.

Задание 5: устно
Почему при строительстве
стального моста через реку в
городе с континентальным
климатом необходимо
учитывать перепады
температуры в течение года

25.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: параграф 47, определение
тепловое расширение выучить, задания в
презентации
В зависимости от содержания примесей в воде ее
можно разделить на пресную, соленую и рассолы.
Проведи опыт:
Возьми три пластиковые бутылки 0,5 л с веществами:
простая вода, солевой раствор(вода + соль),
минеральная вода.
Поставь эти бутылки в морозильную камеру на 2
часа. Что ты наблюдаешь? Запиши выводы в тетрадь,
сделай фотоотчет.

26.

Рефлексия: заполни таблицу
Плюс
минус
интересно

27.

Всем спасибо за внимание !