Vilniaus Barboros Radvilait ės pagrindinė mokykla

1. VilniausBarborosRadvilaitės pagrindinė mokykla Temperatūra ir jos matavimas Darbą atliko 7 klasės mokinės Eva Daškevič ir Gabija Gineitytė Fizikos mokytoja M. Petrauskienė

2. Turinys • Temperatūra • Matavimo vienetai • Įdomus faktas apie temperatūrą • Temperatūros kaita Žemėje • Ledyno poveikis temperatūrai • Vandenyno pokyčiai • Histerezė • Pirmąkart išmatuota pavienių žmogaus kūno ląstelių temperatūra • Kodėl matuojame temperatūrą? • Į ką reikia atkreipti dėmesį, matuojantis temperatūrą? • Kur reikia matuoti temperatūrą? • Hipotermija • Termometras • Galilėjaus orinis termoskopas • Galilėjaus vandens termometras • Toričelio spiritinis termoskopas • Termometro skalės gradavimas • Farenheito skalė • Reomiūro skalė • Kitos nepaplitusios skalės • Absoliuti Kelvino skalė • Ačiū

3. Temperatūra Temperatūra – fizikinė sistemos savybė, nusakanti objektų šiltumą: aukštesnės temperatūros objektas yra karštesnis. Termodinamikoje temperatūra apibrėžiama kaip molekulių judėjimo energijos matas.

4. Matavimo vienetai • Bazinis temperatūros matavimo vienetas SI sistemoje yra kelvinas (K). Vienas Kelvinas formaliai aprašomas kaip 1/273,16 temperatūros, kurioje vanduo, ledas ir vandens garai egzistuoja kaip lygiavertės būsenos. 0 K temperatūra vadinama absoliučiu nuliu ir atitinka būseną, kurioje molekulės ir atomai turi mažiausią įmanomą šiluminę energiją. • Kasdienėms reikmėms žymiai patogiau naudoti Celsijaus skalę, kurioje 0 °C (ištikro, esant lygiai 0 pagal Celsijų ledas netirpsta, vanduo neužšąla) atitinka vandens užšalimo temperatūrą, o 100 °C – vandens virimo temperatūrą jūros lygyje. Celsijaus skalėje 1 laipsnis atitinka vieną kelviną. Taigi, Celsijaus laipsnius paversti į kelvinus galima paprasta formule: • K = °C + 273,16 • Kai kuriose šalyse (pvz., JAV), naudojama Farenheito skalė. Šioje skalėje vandens užšalimo temperatūra atitinka 32 °F, o virimo temperatūra – 212 °F. Farenheito skalė parinkta remiantis dviem atskaitos taškais (0 °F atitinka vandens ir druskos mišinio užšalimo temperatūrą, o 100 °F – vidutinę žmogaus kūno temperatūrą). Farenheito laipsnius paversti Celsijaus laipsniais galima naudojant formulę: • °C = 5/9 · (°F – 32). • Iš rečiau naudojamų skalių pažymėtina Reomiūro skalė: • R = 0,8 · °C.

5. Įdomus faktas apie temperatūrą Žinoti aplinkos temperatūrą ir kitus meteorologinius duomenis yra svarbu. Mokslininkai pastebėjo, kad trečdalis planetos gyventojų reaguoja į staigius oro pokyčius, beje, moterys du kartus jautriau nei vyrai. Kokie meteorologiniai veiksniai turi didžiausią įtaką žmogaus savijautai? Jų yra daug, tačiau bene svarbiausias – oro temperatūra.

6. Temperatūros kaita žemėje • Klimato kaita - žymus, neįprastas tam tikro regiono klimato pokytis. Į šią sąvoką gali įeiti vidutinės temperatūros, kritulių kiekio, vėjuotumo pokyčiai. Klimato kaita gali apimti įvairios trukmės laikotarpius, nuo dešimtmečių iki milijonų metų. Dabar terminas „klimato kaita“ dažniausiai vartojamas kalbant apie pastarojo meto visuotinįatšilimą. • Klimato kaita yra daugybės faktorių rezultatas, atspindintis pokyčius atmosferoje, procesus kitose Žemės dalyse - vandenynuose, ledynuose, o pastaruoju metu ir žmogaus veiklos padarinius. Klimatą taip pat veikia išoriniai veiksniai, pavyzdžiui, tokie kaip Saulės radiacija, nežymūs Žemės orbitos nukrypimai ar šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos lygmuo.

7. Ledyno poveikis temperatūrai • Ledynai - vienas jautriausių indikatorių, parodančių, jog klimatas keičiasi. Pavyzdžiui, XVII amžiaus viduryje planetoje ėmė augti ledynų skaičius, klimatas atšalo. Šis reiškinys žinomas Mažojo ledynmečio pavadinimu. Vėliau ledynai ėmė tirpti - iš to buvo galima spręsti, kad klimatas šyla. • Žemės paviršių dengiančių ledynų skaičių bandyta apibrėžti dar 1970 m. Apskaičiavimai rėmėsi iš oro darytomis nuotraukomis ir žemėlapiais. Buvo atrasta daugiau kaip 100 000 ledynų, iš viso apimančių daugiau kaip 240 000 km² teritoriją. Preliminariais paskaičiavimais ledynai gali apimti iki 445 000 km² plotą. Ledynai susiformuoja ir tirpsta - visa tai susiję su natūraliais gamtos pokyčiais, tačiau pastaraisiais metais tokie pokyčiai ima gąsdinti savo pagreičiu. Pagal Jungtinių Tautų organizacijos 2008 m. kovo 16 d. ataskaitą, ledynai tirpsta greičiau nei per praėjusius 5000 metų. Vidutinis tirpimo greitis 1980 - 1999 m. laikotarpyje buvęs apie 0,3 m per metus, iki 2006 m. pabaigos beveik dvigubai padidėjo. Po keleto dešimtmečių daug ledynų gali visiškai pranykti. • Ledyniniai ir tarpledyniniai dabartinio amžiaus ciklai yra reikšmingiausi praėjusių kelių milijonų metų klimato procesai.Paskutinis apledėjimas truko apie 10 000 metų. Tuo laikotarpiu įvykę svarbūs pakitimai ir padėjo susiformuoti dabartiniam klimatui.

8. Vandenyno pokyčiai Bėgant laikui, atliekant įvairius tyrimus pastebėta, kad klimato pokyčiams daro įtaką ir sąveika tarp atmosferos sluoksnių bei vandenynų. Šylant vandenynams, stiprėja audros, sausumą dažniau ima siaubti stipresni uraganai. Pasak Al'o Gore'o knygos apie globalinį atšilimą ir jo pasekmes: „Vis daugiau mokslinių tyrimų patvirtina, kad šiltesnis viršutinio vandenyno sluoksnio vanduo gali išskirti daugiau konvekcinės energijos, sukeliančios galingesnius uraganus“ .

9. Histerezė • Histerezė – tai fizikinis terminas, kuris reiškia, jog priežastis veikia daug anksčiau, o padariniai išryškėja pavėluotai.Šis terminas tinka apibūdinti klimato kitimą. Situacija klimato kaitos sistemoje atitinka būtent histerezę, nes dabartinė padėtis planetoje yra daug ankščiau veikusių faktorių pasekmė. Kadangi Žemės klimato sistema yra labai plati, ji ne iš karto sureaguoja į priežastis keičiančias klimatą, esminiai padariniai išryškėja tik po kurio laiko. Tokius pokyčius dabar ir stebime.

10. Pirmąkart išmatuota pavienių žmogaus kūno ląstelių temperatūra Mokslininkams pirmąkart pavyko išmatuoti pavienių žmogaus kūno ląstelių temperatūrą ir įdomu tai, kad temperatūra kūno viduje nebūtinai atitinka tradicinę 36.6 laipsnių C vertę. Gauti rezultatai bus pristatyti 242–ajame nacionaliniame Amerikos chemikų draugijos susitikime. Kaip galima numanyti, Ho Jangas (Haw Yang) ir Livėjus Linas (Liwei Lin), bendradarbiavę atliekant tyrimą, ląstelių universiteto Berklyje (JAV) atstovai. temperatūrai išmatuoti nenaudojo įprastinio termometro. Ląstelės yra tokie maži dariniai, kad beveik 60 tūkstančių jų tilptų ant smeigtuko galiuko. H. Jangas yra Prinstono universiteto, o L. Linas Kalifornijos „Mes naudojome nanotermometrus, – prasitaria H. Jangas. – Tai ne kas kita kaip kvantiniai taškai, tokie maži puslaidininkių kristalai, jog gali lengvai patekti į atskiros ląstelės vidų. Čia, kintant temperatūrai, jie keičia savo spalvą. Mes naudojome kadmio ir seleno kvantinius taškus, spinduliuojančius skirtingomis spalvomis (bangos ilgius), kurios atitinka temperatūrą. Temperatūros kitimą galime įvertinti savo instrumentais stebėdami spalvas“. Pasak H. Jango, informacija apie temperatūrą ląstelių viduje yra svarbi, tačiau stebina tai, kad iki pat dabar mokslininkai mažai ką tegalėjo pasakyti šiuo klausimu. „Ląstelės vidus yra toks sudėtingas, jog mes išties žinome labai mažai apie jį, – pažymi mokslininkas. – Kuomet nagrinėjame cheminius procesus, temperatūra yra vienas iš svarbiausių fizinių veiksnių, kintančių reakcijos metu. Taigi, nenuostabu, kad mes norime sužinoti šį bei tą daugiau apie ląstelės viduje vykstančius procesus. Tai leistų geriau suprasti, kaip vyksta gyvybės atsiradimo procesas“.

11. Kodėl matuojame temperatūrą? Kūno temperatūros matavimas turi didelę medicininę reikšmę. To priežastis – daugybė ligų, lydimų charakteringų kūno temperatūros pokyčių. Tam tikrų ligų eiga bei gydymo efektyvumas gali būti vertinami pagal kūno temperatūros pokyčius. Karščiavimas – labiausiai paplitusi patologinį pagrindą turinti kūno temperatūros pakilimo forma.

12. Į ką reikia atkreipti dėmesį, matuojantis temperatūrą? Kūno temparatūra priklauso nuo vietos, kurioje ji matuojama. Todėl, priešingai visuotinai įsigalėjusiai nuomonei, paprasta “normali” temperatūra neegzistuoja. Sveiko žmogaus temperatūra kinta priklausomai nuo paros meto ir veiklos pobūdžio. Tiesiojoje žarnoje temperatūros skirtumas tarp keleto matavimų gali būti 0.5°C ir tai yra normalu.  Kūno temperatūra pakyla po fizinės veiklos.Reiktų skirti tikrają kūno temperatūrą nuo paviršiaus temperatūros. Paviršiaus temperatūra matuojama ant odos ir yra tikrosios kūno bei aplinkos temperatūrų „mišinys“. Tikroji kūno temperatūra matuojama įvedant termometrą į kūno ertmes.

13. Kur reikia matuoti temperatūrą? Patikimiausiai tikrają kūno temperatūrą galima išmatuoti rektaliniu būdu, t.y. įvedant termometrą į tiesiąją žarną. Tokio matavimo rezultatai labai tikslūs ir mažai skiriasi tarpusavyje. Normalios temperatūros ribos: ~36,2°C – 37,7°C.Moterims matuojant temperatūrą vaginaliniu būdu, gauti rezultatai yra vidutiniškai 0,1°C to 0,3°C mažesni, nei matuojant rektaliniu būdu, tačiau išlieka stabilūs ir palyginami.Oralinį matavimą galima atlikti už žando arba po liežuviu. Abiem atvejais išmatuota temperatūra vidutiniškai 0,3°C – 0,8° C skiriasi nuo rektalinės. Vis dėlto patariama rinktis matavimą po liežuviu. Klinikinėje praktikoje kūno paviršiaus temperatūra matuojama pažastyje. Žastas priglaudžiamas prie kūno siekiant sumažinti aplinkos temperatūros poveikį. Šis matavimas trunka ilgai ir retai kada būna tikslus. Suaugusiesiems temperatūra pažastyje yra apytikriai 0,5°C to 1,5°C žemesnė, nei tiesiojoje žarnoje! Vaikams šis skirtumas yra gerokai mažesnis.Ausies termometrai matuoja ausies būgnelio temperatūrą infraraudonųjų spindulių (IR) sensoriaus pagalba. Termometro galiukas priglaudžiamas prie ausies kanalo ir temperatūra išmatuojama per vieną sekundę! Šie termometraine tik patogūs, bet ir tikslūs. Specialios formos galiukas įgalina tiksliai išmatuoti temperatūrą net kūdikiams ir vaikams.

14. Hipotermija Hipotermija - būsena, kai organizmo temperatūra nukrinta iki žemesnės nei reikalinga palaikyti organizmo metabolizmą ir funkcionavimą (žmonėms - žemiau 35 °C). Hipotermiją gali paskatinti labai šalta aplinka, ilgas buvimas joje, lietus, vėjas, prakaitasar buvimas šaltame vandenyje. Hipotermija yra priešinga hipertermijos būsenai. Šiltakraujų gyvūnų organizmuose pastovi vidinė kūno temperatūra palaikoma biologinės savireguliacijos (homeostazės). Savireguliacijos šaltoje aplinkoje procesams priklauso drebulys, kraujo tekėjimo į odą ribojimas, šilumą generuojančių hormonų išskyrimas. Hipotermijos atveju, šių procesų nepakanka palaikyti temperatūrą, tačiau jie naudoja organizmo energijos resursus greta to, kad šiluma taip pat prarandama šaltai aplinkai. Normali žmogaus kūno temperatūra yra apie 37 °C. Pagal rimtumą, yra trys hipotermijos etapai. Pirmoje stadijoje kūno temperatūra nukrinta 1-2 °C žemiau normalios temperatūros, patiriamas nuo silpno iki stipraus drebulys, nukentėjusiam nutirpsta rankos ir jis negali jomis atlikti sudėtingesnių veiksmų. Galūnių kraujagyslės susiaurėja, taip sumažinant šilumos praradimą aplinkai. Greitas ir negilus kvėpavimas, žąsies oda (šis efektas turi ribotą naudą žmonėms, bet naudingas kitoms, labiau plaukuotoms, rūšims). Neretai asmuo gali pradėti jausti šilumą, kas faktiškai nėra atsigavimas, bet perėjimo į antrą stadiją indikacija, kaip ir negalėjimas suliesti nykščio ir mažojo pirštelio. Antroje stadijoje kūno temperatūra nukrinta 2-4 °C. Drebulys sustiprėja, matoma raumenų koordinacijos stoka, judesiai lėti ir reikalaujantys didelių pastangų, netvirtas žingsnis ir lengvas sumišimas, nors nukentėjusysis gali atrodyti budrus. Kūno paviršiaus kraujagyslės dar labiau susitraukia, kad šiluma būtų išsaugota gyvybiškai svarbiems organams, nukentėjusysis pabąla, lūpos, ausys, rankų ir kojų pirštai gali pamėlynuoti. Trečioje stadijoje kūno temperatūra nukrinta žemiau 32 °C. Drebulys paprastai praeina; nukentėjusiam sunku kalbėti, būdingas lėtas mąstymas, pasireiškia atminties sutrikimas (amnezija); taip pat dažnai negebėjimas naudoti rankų ir klupinėjimas. Sustoja ląstelių metaboliniai procesai. Žemiau 30 °C, atvira oda pamėlynuoja, išsipučia, raumenų koordinacija labai bloga, nukentėjusysis beveik visiškai negali paeiti, elgiasi išoriškai neracionaliai/ne pagal situaciją, įskaitant lindimą į mažas uždaras erdves (spintas, plyšius tarp uolų, rąstų, po lapais) ar patiria sustingimą (nejautrumą jokiems stimulams, išskyrus esminius, kaip kad, pvz., skausmą). Žymiai sulėtėja pulsas ir kvėpavimas, tačiau gali sustiprėti širdies ritmas. Gyvybiškai svarbūs organai nustoja funkcionuoti, nukentėjusysis patiria klinikinę mirtį dėl sulėtėjusios ląstelių veiklos šioje hipotermijos stadijoje, smegenų mirtis įvyksta vėliau.

15. Termometras Termometras – prietaisas matuojantis temperatūrą. Žodis termometras kilo iš dviejų graikų kalbos žodžių: thermo – šiluma ir meter – matas.

16. Galilėjaus orinis termoskopas Termometrą išrado Galileo Galilėjus 1597 m. Pirmasis termometras dar buvo be skalės ir pavadintas termoskopu. Termoskopą sudarė nedidelis tuščiaviduris stiklinis rutulys (apie 8 mm skersmens), kurio atviras galas buvo prilydytas prie stiklinio vamzdelio (apie 1 mm skersmens). Rutulį įkaitinus laisvas vamzdelio galas patalpinamas į vandenį. Rutuliui vėstant mažėja jo viduje esančio oro slėgis, todėl vanduo, veikiamas išorinio atmosferos slėgio ima kilti į viršų. Todėl mažėjant temperatūrai vanduo vamzdeliu kildavo į viršų, o temperatūrai didėjant – leisdavosi žemyn. Toks termometras galėjo veikti tik esant teigiamai temperatūrai.

17. Galilėjaus vandens termometras Burbuliukas pripildytas skysčio, kuris šildamas kyla, šaldamas leidžiasi. Ant kiekvieno burbuliuko yra prikabinta po plokštelę su laipsniais, kurie parodo kokia tvyro temperatūra. Bet jie nėra labai tikslūs.

18. Toričelio spiritinis termoskopas XVII amžiuje Florencijos mokslininkas Toričelis (Torricelli) orinį termoskopą pakeitė į spiritinį. Įrenginys buvo apverstas rutuliu žemyn, pašalintas indas su vandeniu, o stiklinis vamzdelis pripiltas spirito. Veikimo principas pagrįstas spirito plėtimusi jį kaitinant. Tokių būdu temperatūros parodymai nebepriklausė nuo atmosferos slėgio. Tai buvo vienas iš pirmųjų skysčių termometrų.

19. Termometro skalės gradavimas 1694 m. Karlas Rinaldinis (Carlo Rinaldini) pasiūlė temperatūros skalės gradavimui naudoti du atraminius taškus – vandens šalimo ir virimo temperatūras. Pirmojo termometro su skale išradėju laikomas Sanktorijus. Jis 1615 m. termoskopui pritaikė sunumeruotų padalų skalę, taigi pagamino pirmąjį oro termometrą. Šio termometro tikslumas buvo labai menkas, nes jam nemažą įtaką turėjo atmosferos slėgis.

20. Farenheito skalė 1709 m. vokiečių fizikas Gabrielis Danielis Farenheitas pagamino alkoholio termometrą, o 1714 m. alkoholį pakeitė gyvsidabriu. 1724 m. jis savo termometrui pridėjo ir skalę. Vandens užšalimo ir virimo temperatūros taškų skirtumą išradėjas padalijo į 180 laipsnių. Jo skalėje užšalimo temperatūra 32 °F, vandens virimo temperatūra buvo 212 °F. Tik nedaugelis šalių, tarp jų ir JAV, vartoja Farenheito skalę temperatūrai matuoti.

21. Reomiūroskalė Dar viena skalė 1730 m. buvo sudaryta prancūzo mokslininko Reomiūro. Jis atlikinėjo eksperimentus su spiritiniu termometru ir priėjo išvados, jog termometro skalę galima graduoti pagal spirito šiluminį plėtimąsi. Nustatęs, jog jo naudojamas spiritinis tirpalas, sumaišytas su vandeniu santykiu 5:1, plečiasi santykiu 1000:1080, kai temperatūra keičiasi nuo vandens užšalimo iki užvirimo, mokslininkas pasiūlė naudoti skalę, graduotą laipsniais nuo 0 iki 80. Šiuo atveju 0°R atitinka vandens užšalimo temperatūrą, o 80°R – virimo temperatūrą.

22. Celsijaus skalė Švedų astronomas Andersas Celsijus 1742 m. pasiūlė skalę su fiksuotais atskaitos taškais. Joje vandens virimo taškas 0 °C, o užšalimo taškas 100 °C. Po metų prancūzas Jean Pierre Cristin šią skalę pakeitė į atvirkštinę (užšalimo taškas 0 °C, virimo taškas 100 °C). Toks žymėjimas išliko iki šiol. Šiuo metu pasaulyje paplitusi būtent ši skalė.

23. Kitos nepaplitusios skalės M. V. Lomonosovas pasiūlė naudoti skalę, sugraduotą į 150 laipsnių tarp vandens šalimo ir virimo temperatūrų; I. G. Lambertas sukūrė orinį termometrą su skale 375 laipsniams – kur vienu laipsniu buvo laikoma 1/1000 oro tūrio išsiplėtimo dalis. Tokių skirtingų temperatūros skalių XVIII a. pab. buvo netoli 20. Tačiau jų visų bendras bruožas tas, jog atraminiai taškai pasirinkti laisvai kaip kažkokio proceso savybės, kol Kelvinas pasiūlė absoliutinę termodinaminę skalę.

24. Absoliuti Kelvino skalė 1848m., Kelvinas iš Škotijos pasiūlė temperatūros skalę, kurioje 0 K laikomas absoliučiu nuliu, kai negalimas joks molekulių judėjimas. Jis nesiūlė naujos gradacijos, tačiau pasiūlė perkelti Celsijaus skalės nulį. Vandens užšalimo temperatūra ~273 K, vandens virimo temperatūra ~373 K. Kelvinas yra standartinis SI sistemos temperatūros matavimo vienetas. Nurodant SI vienetus nenaudojami specifiniai ženklai, todėl Kelvinai žymimi raide „K“ ir nenaudojamas laipsnio ženklas „°“. Mokslininkai naudoja Kelvino arba Celsijaus skalę. Temperatūrų skirtumas išmatuotas šiomis skalėmis sutampa.

25. V. Valentinavičius. Fizika 7. Kaunas: „Šviesa“, 2003 www.wikipedia.com www.technologijos.lt www.google.lt www.google.com www.google.lt/images www.google.com/images www.technologijos.lt www.suburbancorrespondent.blogspot.com www.wikibooks.org www.google.com www.wikipedia.com www.homosanitus.lt www.si99.com www.mastyk.wen.ru Informacijos Šaltiniai

26. Ačiū už dėmesį! 