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    【温度计的量程和最小刻度】量筒的量程与最小刻度

    来源:六七范文网 时间:2019-05-01 04:46:16 点击:

      “今天真热”“感冒发热了”……都是我们的日常用语.天气到底有多热?感冒发热医生诊断的依据是什么?要解决这些问题,就得用到“描述物体冷热程度的物理量——温度”.而准确地判断和测量温度,必须选择科学的测量工具——温度计,如常用的体温计、寒暑表等.本文就来谈谈不同温度计最直观的区别:量程和最小刻度.
      一、认识温度计
      最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略(1564—1642)发明的.他的第一只温度计是一根一端敞口的玻璃管,另一端带有核桃大的玻璃泡(如图1).使用时先给玻璃泡加热,然后把玻璃管插入水中.随着温度的变化,玻璃管中的水面就会上下移动,根据移动的多少就可以判定温度的变化和温度的高低.这种温度计,受外界大气压强等环境因素的影响较大,所以测量误差大.后来伽利略的学生和其他科学家在此基础上反复改进,如把玻璃管倒过来,把液体放在管内,把玻璃管封闭等.其中比较突出的是法国人布利奥在1659年制造的温度计,他把玻璃泡的体积缩小,并把测温物质改为水银,这样的温度计已具备了现在温度计的雏形.此后荷兰人华伦海特在1709年利用酒精、在1714年又利用水银作为测量物质,制造了更精确的温度计.随着科技的发展,人们根据使用目的的不同,以及依据固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象;在定容条件下,气体(或蒸汽)的压强因不同温度而变化;热电效应的作用;电阻随温度的变化而变化;热辐射的影响等物理特性,设计制造出多种温度计.
      物理实验室使用的是根据液体的热胀冷缩原理制成的液体温度计.常见的有水银、酒精、煤油三种液体温度计.温度计的基本构造包括玻璃泡、细玻璃管(内径很细,粗细均匀)、刻度(如图2).温度的变化可以通过温度计内测温液体体积的变化来显示,那么,如何来准确地显示温度,就需要设置温度基准点、单位和刻度.温度的单位有多种,如摄氏温标是由瑞典物理学家摄尔修斯(1701-1744)在1742年制定的.华氏温标是德国物理学家华伦海特大约在1710年提出的,华氏温度至今还在英、美等国民间流行,在台湾地区温度的单位也是华氏度.绝对温标是英国科学家开尔文1848年建立的一种新的温度标度,也叫开氏温标.温度的国际单位是摄氏度,符号℃,摄氏温度是这样来规定的:把冰水混合物的温度规定为0摄氏度,把1标准大气压下沸水的温度规定为100摄氏度.
      二、温度计的量程及决定温度计量程的因素
      使用温度计时,首先要观察温度计的量程和分度值.温度计的量程就是测量范围.如果所测的温度过高,超出了温度计的量程,将测不出温度,还可能造成温度计里的液体将温度计胀破甚至更严重的后果;如果所测的温度过低,低于温度计的最低温度,也测不出温度.
      温度计的量程首先是由测温液体的沸点、凝固点等物理特征所决定.如表格中提供的自然界的一些温度/℃.由表格可知酒精的沸点是78℃、凝固点是-117℃,那么酒精温度计的量程只能是-117℃~78℃之间,超过78℃酒精就迅速大量汽化成气体,胀破温度计,若低于-117℃酒精就会凝固,不能测出温度,温度计不能使用.
      其次,温度计的量程是根据实际需要所决定的.如图3中实验室温度计、体温计和寒暑表,它们的测温液体都是水银,虽然水银的凝固点是-39℃,但寒暑表所测量的最高温度50℃,最低温度-30℃,分度值是1℃,主要是根据我国大多数地区的常年温度范围确定的.体温计所测量的最高温度是42℃,最低温度是35℃,分度值是0.1℃,是根据人体温度的变化范围确定的.实验用的温度计所测量的最高温度为110℃,最低温度为-20℃,分度值是1℃,是根据实验中需要测量的范围确定的.
      有时需要将以上两个因素相结合,综合考虑.例如2012年江苏淮安中考物理试题:在“研究水的沸腾”实验中:(1)所用的液体温度计是利用液体 的性质制成的.为了完成本次实验,由表格知,应选用测温物质为 的温度计.
      对这道题,就需要了解实验时温度的条件和测温液体的物理特性,才能准确作答.
      三、温度计的分度值及影响温度计分度值的因素
      在计量器具的刻度标尺上,最小格所代表的被测尺寸的数值叫做分度值,分度值又称刻度值.如:温度计的分度值是指相邻的两条刻线(每一小格)表示的温度值,记录分度值也要有单位.如图4,根据摄氏温度的规定:把冰水混合物的温度规定为0摄氏度,把1标准大气压下沸水的温度规定为100摄氏度.在0℃和100℃之间分成100等份,每一份代表1摄氏度(1℃),即分度值就是1℃,在一定范围内等距地向上、向下刻刻度,这样温度计的刻度就做好了.如果在0℃和100℃之间分成1000等份,每一份代表0.1摄氏度(0.1℃),即分度值就是0.1℃.
      温度计的分度值越小,温度计测得温度越精确.但并不是温度计的分度值越小就越好,也要根据实际需要.如以下三种常见温度计的工作原理一样,结构也大致一样,最大的差别就是测量范围和精确程度不同.由于医生给病人诊断时,0.1℃就有不同的意义,但又没必要精确到0.01℃或更低,分度值为0.1℃就够了.
      温度计分度值的长度越长,读数时就越方便、越精确.那么除了在等分时,分的份数会影响温度计分度值的长度,还有哪些因素会影响温度计分度值的长度?第一,温度计的分度值的长度可能与瓶子的体积有关.因为瓶子的体积越大,装的测温液体就越多,升高相同的温度,液体体积膨胀得就越大,即增加的体积就越多,根据柱体体积公式h=ΔV/S(ΔV为测温液体增加的体积,S为温度计玻璃管内细管的横截面积,h为测温液体上升的高度),当温度计玻璃管内细管的横截面积S一定时,瓶子的体积越大,升高相同的温度,增加的体积ΔV就越大,测温液体上升的高度h就越长,那么在分相同的份数时,分度值的长度就可能越长.第二,温度计的分度值的长度可能与温度计玻璃管内细管的粗细(内径)有关.同上,h=ΔV/S,在玻璃泡的体积一定时,即增加的体积ΔV不变,温度计玻璃管内细管的横截面积S越小,测温液体上升的高度h就越长,那么在分相同的份数时,分度值的长度就可能越长.第三,温度计的分度值的长度可能与瓶中装的液体种类有关.因为不同液体受热后体积变化不同,当瓶中装的液体受热后体积变化越明显(膨胀系数大的液体,增加的体积ΔV就越大),即在温度计玻璃管内细管的横截面积S一定时,制作的温度计分度值的长度就可能越长.下表为常见液体的体积膨胀系数.
      世界最大温度计位于新疆吐鲁番火焰山风景区的地宫中心,巨型温度计直径0.65米,高12米,温度显示高5.4米,可以实测摄氏100度以内的地表温度、空气温度,误差不超过正负0.5度.这根落成于2004年8月16日的立体造型温度计,曾获大世界吉尼斯之最.

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