温度计在生活中应用比较普遍,特别是安检、疾病防控等都可以通过对温度的测量来获取信息.温度计又是初中物理中重要的测量工具,能正确使用温度计来测量物体的温度并能正确读数,是同学们必须掌握的技能.
例如:问题一:如图1所示,放置在盛有水的烧杯中的两支温度计a、b,加热时,b温度计的示数始终比a温度计的示数高,其原因 ;停止加热时,a温度计的示数如图所示,则a温度计的示数是 .
问题二:如图2所示,温度计的读数方法正确的是 (A/B/C),示数为 ℃.
温度计是热学实验中必不可少的测量工具,在读取温度计示数的过程中应该注意以下几点:第一,使用温度计前,观察它的量程——能测量的温度范围,如果估计待测温度超出温度计能测的最高温度,或低于温度计能测的最低温度,就要换用一只量程合适的温度计,否则测温液体可能将温度计胀破,或者测不出温度值;认清它的最小刻度值,以便测量时可以迅速读出温度值.第二,在用温度计测液体温度时,温度计的玻璃泡应全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁.第三,温度计玻璃泡浸入被测液体后要稍候一会儿,待温度计的示数稳定后再读数,读数时玻璃泡要继续留在被测液体中,视线与温度计中液柱的上表面相平.如图2,沿A方向读数,称为俯视,根据光沿直线传播知识得读数比实际温度偏大,而沿C方向读数,称为仰视,读数比实际温度偏小,只有B才是正确的读法.
在使用温度计过程中,经常会遇到一些特殊的问题.如体温计可以离开被测物体读数,这是由于它结构上的特点,普通温度计内玻璃细管是直的,而体温计多了一个比较细的弯管(俗称“缩口”),故能离开被测物体读数.还会遇到如温度计的刻度模糊不清或刻度均匀但不准等类似问题,这类温度计是不是就不能用了呢?不是,只要我们对数字进行有效处理,通过合理换算,也可以用不准确的温度计测出准确的温度.以下就来谈谈确定不标准温度计示数的方法.例如:
小明有一支温度计,它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的,但它的标度却不准确,它在冰水混合物中的读数是-0.7℃,在沸水中的读数是102.3℃,则(1)当它指示的温度是-6℃时,实际的温度是多少?(2)它在什么温度附近误差很小,可以当作刻度准确的温度计使用?
分析 该温度计在冰水混合物中的读数是-0.7℃,对应的实际温度是0℃;在沸水中的读数是102.3℃,对应的实际温度是100℃,根据题意画一温度计,其左边表示实际温度,右边表示对应的不准确温度,如图3所示.
解法1 找出实际的1℃相当于不准确的多少格数.
把实际刻度的0℃与100℃之间分成100等份,每一份就是实际刻度的1℃,即分度值为1℃.它对应的不准确刻度的格数是
ΔL=■=1.03格/℃.
(1)不准确-6℃的与实际的0℃之间相差L=-6格-(-0.7格)=-5.3格,
故不准确的-6℃对应的实际温度是
T=■=■=-5.15℃.
(2)设温度为T0时,该温度计可当作准确温度计,即■=T0,
解得T0≈23.3℃.
解法2 找出1个不准确的格数相当于多少实际的温度值.
由题意知,102.3格-(-0.7格)=103格标度对应的实际温度范围是100℃,故1个不准确的格数相当于实际温度为
ΔT=■.
(1)不准确的-6℃与实际的0℃之间相差L=-6格-(-7格)=-5.3格,
故不准确的-6℃对应的实际温度是
T=ΔT·L=■×(-5.3格)=-5.15℃.
(2)设温度为T0时,该温度计可当作准确温度计,即
■×[T0-(0.7格)]=T0,
解得T0≈23.3℃.
解法3 待定系数法.
温度计每增加一定示数时,实际温度的增加幅度是相同的.根据这一点,可以确定实际温度与不准确温度之间存在着线性关系,设t为温度计的示数,T为与t对应的实际温度,于是T与t的关系为T=at+b,
当t=102.3℃时,T=100℃;当t=-0.7℃时,T=0℃,
将这两组数据分别代入上式得
100℃=a×102.3℃+b0℃=a×(-0.7℃)+b
解得a=■,b=■℃,
即T与t的关系式可表示为
T=■t+■℃,
(1)当t=-6℃时,代入得T=-5.15℃;
(2)当t=T时,代入关系式得
T=■T+■℃,
解得T≈23.3℃.