§10. Тепловий стан тіл. Температура та її вимірювання

Фізика 8 клас | Бар'яхтар, 2025 | Розділ 2. Внутрішня енергія. Теплові явища

Чи можна довіряти відчуттям?

Суб'єктивність відчуттів

Слова «гаряче», «тепле», «холодне» — звичні, але суб'єктивні. Вони не дають точної інформації.

Метал vs. Дерево

За однакової температури металеві предмети здаються холоднішими від дерев'яних або пластмасових.

Поверхня має значення

Шорсткі поверхні здаються теплішими за гладенькі, навіть якщо температура однакова.

Висновок

Відчуття можуть нас обманювати — потрібен точний вимірювальний прилад.

Теплова рівновага

Що відбувається при контакті?

При контакті більш нагрітого тіла з менш нагрітим: гарячіше охолоджується, холодніше — нагрівається.

Приклади:

  • Стіл і повітря кімнати
  • Чашка і чай
  • Морозиво і повітря в холодильнику

Що таке температура?

Визначення

Температура — фізична величина, яка характеризує стан теплової рівноваги системи тіл.

Тепловий рух

Тепловий рух — хаотичний рух молекул і атомів, що визначає температуру тіла.

Мікроскопічний зміст

Температура — міра середньої кінетичної енергії хаотичного руху частинок тіла.

Зв'язок із швидкістю

Чим вища температура — тим швидше рухаються частинки речовини.

Термометр: принцип дії та будова

Що таке термометр?

Термометр — прилад для вимірювання температури. Його дія заснована на тому, що зі зміною температури змінюються певні властивості тіла.

Будова рідинного термометра:

  1. Резервуар з рідиною (спирт або ртуть)
  1. Тонка капілярна трубка
  1. Шкала з поділками

Чим вища температура — тим вищий стовпчик рідини.

Види термометрів

Рідинний

Принцип: розширення рідини (спирт або ртуть). Найпоширеніший тип у побуті.

Металевий

Принцип: розширення металевої пластини при нагріванні.

Термометр опору

Принцип: зміна електричного опору провідника залежно від температури.

Рідинно-кристалічний

Принцип: зміна кольору кристалів при різних температурах.

Перший термометр (термоскоп) сконструював Галілео Галілей у 1597 р.

Шкала Цельсія

Автор шкали

Запропонована Андерсом Цельсієм у 1742 р.

Реперні точки:

  • 0 °C — температура танення чистого льоду (за нормального тиску)
  • 100 °C — температура кипіння чистої води (за нормального тиску)

Поділки шкали:

Відстань між реперними точками поділена на 100 рівних частин.

Шкала Кельвіна (СІ)

Основна одиниця СІ

В системі СІ основна одиниця температури — кельвін (К).

Абсолютний нуль

0 К — стан, за якого тепловий рух частинок повністю припиняється. Нижче цієї температури опуститися неможливо.

Формули перетворення:

Важливо: 1 °C = 1 К (однаковий розмір одиниці)

T = t + 273

°C → К

t = T − 273

К → °C

Як правильно вимірювати температуру

1

Встановіть контакт

Термометр потрібно привести в контакт з тілом і дочекатися стану теплової рівноваги.

2

Розмір має значення

Якщо термометр малий порівняно з тілом — він набуває температури тіла без змін. Якщо термометр великий — він може змінити температуру тіла, яке вимірюють.

3

Мала теплоємність

Термометр повинен мати незначну теплоємність порівняно з тілом, щоб не вплинути на результат вимірювання.

Підбиваємо підсумки

1

Температура

Міра середньої кінетичної енергії хаотичного руху частинок речовини.

2

Теплова рівновага

Стан, за якого тіла при контакті не змінюють своїх властивостей.

3

Шкала Цельсія

0 °C — танення льоду; 100 °C — кипіння води. 100 рівних поділок між ними.

4

Шкала Кельвіна

T = t + 273; абсолютний нуль = 0 К = −273 °C. Одиниця СІ.

5

Термометр

Показує свою власну температуру. Повинен мати малу теплоємність.

Контрольні запитання (§10)

01

Чому не можна точно визначити температуру тіла на дотик?

02

Що таке стан теплової рівноваги? Наведіть приклади.

03

Дайте визначення температури як фізичної величини.

04

Як пов'язана температура тіла зі швидкістю руху його частинок?

05

Що таке термометр? Назвіть види термометрів.

06

На чому ґрунтується дія рідинного термометра? Опишіть його будову.

07

Які реперні точки використовують для побудови шкали Цельсія?

08

Чому термометр слід тримати в контакті з тілом до встановлення теплової рівноваги?

Вправа 10 — Задачі

Завдання 1

Наведіть приклади тіл, що перебувають у стані теплової рівноваги. Що відбувається з їхніми властивостями при контакті?

Завдання 2

Поясніть, чому рівень рідини в рідинному термометрі підвищується при нагріванні та знижується при охолодженні.

Завдання 3

Чому термометр повинен мати незначну теплоємність порівняно з тілом, температуру якого вимірюють?

Завдання 4

Встановіть відповідність між явищами та температурами (°C і К): замерзання води, бенгальський вогонь, блискавка, поверхня Венери. Формула: T = t + 273.

Завдання 5

Складіть хронологію розвитку термометрів: Галілей (1597), Фаренгейт, Реомюр, Цельсій (1742). Яка шкала є найпоширенішою сьогодні?