Принцип работы термометра
Термометр измеряет температуру не «напрямую», а по изменению физического свойства выбранного вещества. Например, при нагревании жидкость расширяется и поднимается в тонкой трубке; по высоте столбика определяют значение температуры на шкале.
Сначала выбирают свойство, удобное для измерения: объём жидкости, давление газа, электрическое сопротивление проводника или термоэлектрическое напряжение. Затем термометр калибруют — устанавливают соответствие между показанием прибора и известными значениями температуры. После этого по показанию можно определить неизвестную температуру тела, если прибор находится с ним в тепловом равновесии.
Как появляется шкала
Для простой жидкостной шкалы используют две опорные точки. Например, при нормальном атмосферном давлении температура таяния льда принимается за \(0\,^{\circ}\mathrm{C}\), а температура кипения воды — за \(100\,^{\circ}\mathrm{C}\). Расстояние между отметками делят на равные части. В пределах рабочего диапазона предполагают, что изменение свойства примерно пропорционально изменению температуры.
Здесь \(X\) — измеряемое свойство термометрического вещества, \(X_1\) и \(X_2\) — его значения при известных температурах \(t_1\) и \(t_2\). В реальных приборах зависимость может быть нелинейной, поэтому шкалу размечают по большему числу точек или используют электронную обработку сигнала.
В спиртовом термометре при нагревании спирт расширяется, его столбик поднимается по капилляру. Чем выше столбик, тем больше температура. Сам столбик не показывает температуру без шкалы: значение считывают по нанесённым делениям.
Термометр — прибор, а температура — физическая величина, характеризующая тепловое состояние тела. Термометрическое вещество лишь изменяет измеряемое свойство, по которому эту величину определяют.
Какое условие необходимо, чтобы показание контактного термометра соответствовало температуре тела?
Главное
- Термометр определяет температуру по изменению физического свойства термометрического вещества.
- Шкалу создают при калибровке, сопоставляя показания прибора с известными температурами.
- Для измерения температуры тела термометр должен прийти с ним в тепловое равновесие.