Мотивация Цели и задачи
|
Скачать 152.03 Kb.
|
|
Оглавление
Введение.
Почему я выбрал эту тему? Савелий. Когда я был маленький, то очень часто болел. Моей маме приходилось часто измерять мне температуру тела. Я лежал и думал: «Что это за чудо-прибор? Как он работает? Что это за столбик, от которого зависит, пить мне таблетки или нет?» Я повзрослел, мне представилась возможность самому узнать, что такое термометр, как он измеряет температуру, кто придумал термометр, какие были самые первые термометры. Когда мне предложили участвовать в Курчатовских чтениях и выбрать тему, я решил найти ответы на свои «детские» вопросы. Максим. Я выбрал эту тему, потому что мне очень интересно, кто изобрел термометр, когда и вообще как он появился на свет. Сейчас жизнь без термометра невозможна. Мы не знаем, как одеться, не посмотрев, какова температура на улице. Еще есть медицинские термометры, благодаря им мы можем измерить температуру человеческого тела. С помощью термометра можно узнать температуру воды, воздуха и т.д. Сейчас появились электронные термометры. Их используют в промышленности и сельском хозяйстве. 1.2 Цели и задачи. Цель работы: сконструировать газовый термометр по методу Галилея, проградуировать его и провести измерение температуры человеческого тела. Задачи: 1. Изучить существующие способы измерения температуры. 2. Сравнить достоинства и недостатки различных типов термометров. 3. Собрать простейший термоскоп Галилея 4. Проградуировать термоскоп по двум опорным точкам. 5. Измерить температуры тел экспериментаторов и оценить точность прибора. 2. Теоретическая часть 2.1 Первые термометры. Принципы создания шкалы. О том, что у людей, страдающих лихорадкой, резко повышается температура тела, знали еще в V веке до н.э., в частности тот же Гиппократ, считающийся основателем современной медицины. Но количественные методы измерения температуры тел начали развиваться в XVII веке. Первый прообраз термометра демонстрировал на своих лекциях Галилей в 1592 году. Прибор представлял собой стеклянный шар размером с куриное яйцо, к которому была припаяна стеклянная трубочка. Согревая руками шар (а, следовательно, и находившийся в нем воздух) и перевертывая его, свободный конец трубочки помещали в сосуд с подкрашенной водой или вином. По мере остывания шара объем содержащегося в нем воздуха уменьшался, и вода, занимая его место, поднималась по трубке. Поэтому по высоте столбика воды в трубке можно было определить температуру. Позднее Галилей упростил этот способ - он стал устанавливать трубку шариком вниз, а в нее вводить каплю воды, по перемещению которой при нагреве можно было судить о температуре. Почти одновременно с Галилеем, еще не зная о его изобретении, профессором Падуанского университет Санторио, врачом, анатомом и физиологом, был также создан прибор, позволяющий измерять температуру человеческого тела. Прибор Санторио был довольно громоздким и тоже состоял из шара, но уже заполненного жидкостью, и извилистой трубочки с нанесенными на нее делениями. Температура в различных частях тела определялась в течение десяти ударов пульса по изменению уровня жидкости в трубке. Человек должен был в это время или дышать в прибор, или брать его в рот, или согревать руками - в зависимости от цели эксперимента. Санторио был первым врачом, который узнал, что человеческое тело имеет постоянную температуру, и оценил отклонение ее от нормы как признаки болезни. Первый термометр, показания которого не зависели от перепадов атмосферного давления, был создан в 1641 году при дворе императора Священной Римской империи Фердинанда II, который слыл не только покровителем искусств, но и автором ряда физических приборов. Опыты физика Торричелли с ртутными барометрами дали толчок для модификации термоскопа Галилея. В 1657-1667 годах флорентийские ученые заменили воздух подкрашенным спиртом и исключили влияние меняющегося атмосферного давления на показания термометра, откачав из трубки воздух и загерметизировав ее открытый конец. Они первыми предприняли попытку нанести на шкалу две постоянные точки - температуру самого большого зимнего холода и самой большой летней жары во Флоренции. Именно с этого времени и начался поиск наиболее удобного измерительного прибора и постоянных точек на шкале. В 1688 году французский физик Далансе создал спиртовой термометр, на шкале которого впервые в качестве начала отсчета была поставлена точка плавления льда, а в качестве высшей - температура плавления коровьего масла. В 1694 году 80-летний профессор Падуанского университета Карло Ренальдини предложил исходить для определения температуры больного из температуры таяния льда и температуры кипения воды, а интервал между ними разделить на 12 равных частей. Но современники не поняли значения этого предложения, и только гораздо позднее оно нашло достойное место в науке. В 1701 году Ньютон также изготовил свой термометр, наполненный льняным маслом, взяв за низшую точку температуру таяния льда, но за высшую впервые принял температуру человеческого тела, правда, приписал он ей значение всего лишь в 12 градусов. В результате этого получалось, что вода по шкале Ньютона должна была начинать закипать при температуре 33 градуса. Только два года спустя французским физиком Амонтоном была впервые взята за точку отсчета именно температура кипения воды. Следующий важный шаг был сделан голландцем Фаренгейтом. В отличие от своих предшественников, он в 1714 году использовал в термометре тщательно очищенную и прокипяченную перед запайкой термометра ртуть. За одну из основных точек на шкале он принял самую низкую температуру, которую ему удалось получить в результате своих опытов при смешивании воды, льда и нашатырного спирта. Он ей определил параметры, равные 0 градусов. Второй точкой стала, как и у Ньютона, температура человеческого тела, которой Фаренгейт установил значение в 96 градусов. Несколько позднее он установил, что по показаниям его термометра лед тает при температуре меньше 32 градусов, а вода начинает кипеть примерно при 212. Разница в 180 градусов показалась ему очень удобной для применения на практике. Он отказался от всех прежних точек и впервые положил в основу своей шкалы температуры плавления льда и кипения воды, приняв для них значения ровно в 32 и 212 градусов, а тем, что температура человеческого тела и холодильной смеси в этой новой шкале стали выражаться дробными цифрами, он просто пренебрег. Таким образом, именно Фаренгейту впервые удалось совместить все атрибуты современного градусника - ртуть, шкалу таяния льда и кипения воды. В 1740 году француз Реомюр предложил свой спиртовой термометр с теми же точками отсчета шкалы, но поделенной не на 180, а на 80 градусов. Примерно в это же время появилась и шкала, которую мы привычно называем шкалой Цельсия, хотя это и не совсем правильно. В 1742 году шведский астроном Андерсен Цельсий действительно предложил шкалу, но не ту, которую сейчас мы связываем с его именем. Хотя он и взял в качестве основных точек температуры таяния льда и кипения воды и разбил этот интервал на 100 равных частей, ученый за 100 градусов принял температуру таяния льда, а за 0 - температуру кипения воды. И только после этого независимо друг от друга французский врач Кристиан и соотечественник Цельсия Стромер перевернули эту шкалу, поставив ее с головы на ноги», и появилось именно то, что мы и называем шкалой Цельсия. Вот так в результате долгих поисков и появился обычный термометр, в котором нормальная температура человеческого тела приобрела привычное для нас значение - 36,6 градусов. 2.2 Способы измерения температуры Сейчас существует много видов термометров: термометры сопротивления, жидкостные, термоэлектрические, газовые, пирометры и т.д. Из всего этого многообразия наиболее популярными являются ртутные и спиртовые. Исходя из потребностей, можно купить любой необходимый бытовой термометр различного назначения: медицинский, уличный, оконный для любого вида окон (пластиковых или деревянных), комнатный термометр для офиса и дома, для саун и бань, для чая и воды, для аквариумов, для почвы, для автомобилей и т.д. И даже термометры для инкубаторов, морозильных камер, винных погребов. Термометры на любой вкус! Во всех термометрах происходит не прямое измерение температуры, а используется зависимость какой-либо величины от температуры. В жидкостных термометрах изменяется объем ртути или спирта при нагревании и охлаждении. В газовых – давление газа. В термисторах – электрическое сопротивление. В пирометрах измеряется тепловое излучение. 2.3 Достоинства и недостатки различных типов термометров Мы рассмотрели несколько типов термометров и обнаружили, что у каждого термометра, наряду с несомненными достоинствами, есть и некоторые особенности применения и недостатки. Ртутный термометр. Привычный традиционный ртутный термометр ещё долгое время не покинет наши дома и медицинские учреждения. Несмотря на появление более современных моделей, многие люди доверяют только проверенным временем ртутным градусникам. Они представляют собой капилляр с 2 граммами ртути, заключённые в стеклянную колбу. После нагрева наконечника такого термометра, столбик ртути остаётся в верхней точке. Чтобы вернуть его в первоначальное состояние, термометр надо встряхнуть. К его несомненным достоинствам можно отнести:
Недостатки ртутного термометра малочисленны, но существенны:
Электронный термометр измеряет температуру тела при помощи специального встроенного чувствительного датчика, а результат измерений отображает в цифровом виде на дисплее. Электронные термометры обладают рядом дополнительных функции в виде памяти последних измерений, звуковых сигналов по времени измерения и результатам измерения, сменных наконечников для гигиеничного применения, водонепроницаемостью корпуса и т.д. Но для более точного измерения температуры тела электронным термометрам потребуется более плотный контакт измерительного датчика с поверхностью тела человека. Преимущества:
Недостатки:
3. Практическая часть 3.1 Конструирование термометра по методу Галилея Термометр Галилея (термоскоп) состоит из трубки, частично заполненной водой, и стеклянного шарика. Конец трубки опускается в открытый сосуд с водой. При нагревании шарика давление воздуха в нём увеличивается, и уровень воды в трубке опускается. При охлаждении, наоборот, уровень поднимается вверх. Таким образом, о температуре можно судить по уровню воды в трубке. Мы провели опыты, показывающие, что давление и объем воздуха в закрытом сосуде зависят от температуры. Опыт 1. Берем колбу, закрытую пробкой, в которую вставлена трубка. В колбу помещаем каплю воды, подкрашенной марганцовкой, чтобы воздух оказался закрытым в колбе.  Нагреваем воздух, обнимая колбу руками. Видим, что капля начала перемещаться по трубке. Вывод - воздух нагрелся, расширился и начал выталкивать каплю.   Опыт 2. Берем манометр, соединяем один его сосуд с помощью трубки с металлической закрытой коробочкой.    С помощью электрической плитки нагреваем воздух в коробочке. Видим, что жидкость начинает перетекать из одного сосуда в другой. Вывод - воздух нагрелся, расширился, его давление увеличилось. Воздух заставил жидкость перетекать в другой сосуд. Термоскоп Галилея имеет тот недостаток, что его показания зависят от атмосферного давления. При повышении давления уровень жидкости в трубке будет повышаться без увеличения температуры. Опыт 3. М  ы взяли тонкую трубку, которую заполнили водой. Прикрепили к ней резиновую трубочку и соединили с небольшой закрытой баночкой. Далее опустили стеклянную трубку открытым концом в сосуд с водой . Часть воды вылилась, но большая часть ее осталась в трубке. Начальное положение столбика воды в трубке отметили красным маркером. 3.2 Градуировка термометра Ч  тобы проводить измерения температуры, необходимо ввести температурную шкалу. Для этого надо, прежде всего, установить постоянные точки с фиксированной температурой. Нами были выбраны температуры таяния льда и кипения воды.Мы опустили баночку в кипящую воду в чайнике. Воздух в ней стал нагреваться и вытеснять воду. Уровень воды в трубке понизился. В тот момент, когда он перестал меняться, мы поставили отметку на трубке маркером. Это 100 градусов Цельсия. З  атем баночку поместили в тающий лед. Воздух в ней начал охлаждаться и сжиматься. Мы увидели, как вода поднимается по трубке. Когда она остановилась, мы отметили на трубке температуру ноль градусов Цельсия. Затем расстояние между отметками делим на 100 равных частей и получаем шкалу с ценой деления 1 градус. 3.3 Измерение температуры тел и оценка точности прибора С помощью нашего термометра мы попытались измерить температуру тела разных людей. Полученные значения представлены в Приложении 1. Мы сделали следующие выводы:
- прибор не является герметичным, и вода вытекает из трубки - изменение атмосферного давления сильно влияет на показание термометра - налить воду в трубку до того же уровня в начале нового опыта очень сложно
  4. Заключение На заре развития науки ученые судили о температуре тела по непосредственному ощущению. И деления тех шкал были весьма приблизительны: горячо, тепло, холодно. Точность таких шкал была весьма невелика. Изобретателем термометра принято считать Галилея. Сконструированный нами прибор, несмотря на то, что имеет шкалу, является, скорее всего, не термометром, а термоскопом. Он имеет большую погрешность измерения температуры. При помощи термоскопа можно о судить только об изменении степени нагретости тела. Кроме того, уровень воды в трубке зависит не только от температуры, но и от атмосферного давления. Для измерения температуры человеческого тела этот термометр не подходит, так как имеет слишком большую погрешность результатов. 5. Литература 1. Интернет – энциклопедия «Википедия». Статья «Температура». 2. Интернет – энциклопедия «Википедия». Статья «Термометр». 3. А.В. Перышкин «Физика – 8 класс». 4. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский «Физика – 10 класс». 6.Приложения Таблица 1. «Результаты измерения температуры человеческого тела учащихся и сотрудников школы № 32»
|
Похожие:
 |
Положение о проведении Всероссийского турнира ветеранов памяти М. И. Сахарова. Цели и задачи Цели и задачи: Содействие укреплению здоровья населения, развитию игры в бадминтон среди любителей и ветеранов |
|
Цели и задачи реализации программы Цели и задачи 2-ой части программы, разработанной участниками образовательного процесса, предусматривающей включение всех воспитанников... |
|
Положение о проведении Всероссийского турнира ветеранов памяти М.... Цели и задачи: Содействие укреплению здоровья населения, развитию игры в бадминтон среди любителей и ветеранов |
|
1. Цели и задачи дисциплины Основные цели и задачи курса «Техника... Сми различных типов (печатных и электронных), помочь овладеть основными навыками с текстовыми и аудивизуальными материалами |
|
Пояснительная записка 1 Нормативно-правовое обеспечение программы... Цели и задачи программы |
|
«Разработка информационного сайта для проекта «Живая история». В... Во введении определены актуальность работы, объект, предмет, цели и задачи, практическая значимость работы |
|
«Разработка информационного сайта для проекта «Живая история». В... Во введении определены актуальность работы, объект, предмет, цели и задачи, практическая значимость работы |
|
Цели и задачи реализации программы принципы и подходы к формированию программы Цели и задачи реализации программы |
|
Формирование и оценка потребительских свойств эмульсионных соусов специализированного назначения Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи |
 |
1. Цели и задачи дисциплины Цель. Задачи дисциплины, ее место в подготовке специалиста (с учетом квалификационных требований фгос) |
|
1. Цели и задачи дисциплины Цель. Задачи дисциплины, ее место в подготовке специалиста (с учетом квалификационных требований фгос) |
|
1. Цели и задачи дисциплины Цель. Задачи дисциплины, ее место в подготовке магистра (с учетом квалификационных требований фгос) |
|
Пояснительная записка 3 Цели и задачи образовательной области «Художественно-эстетическое... Цели и задачи образовательной области «Художественно-эстетическое развитие», раздел «Музыка» |
|
Отчет о результатах самообследования деятельности образовательного... Общие сведения о доу. Цели и задачи деятельности мбдоу «Детский сад №60 компенсирующего вида» |
|
Цели и задачи дисциплины Главные задачи современного маркетинга – комплексное изучение потребностей общества и отдельных групп потребителей, прогнозирование... |
|
Пояснительная записка. Цели и задачи Программы. Принципы и подходы... Задачи и содержание коррекционно-развивающей работы, учебно-дидактический материал |