Teploměr. Jednotky teploty

1. Teploměr. Jednotky teploty (Učebnice strana 106 –108) Napustíme-li si jednu nádobu studenou vodou, jednu nádobu velmi teplou vodou a jednu nádobu vodou vlažnou, můžeme si provést pokus. Vložte jednu ruku do studené vody a druhou současně do velmi teplé vody. Po jedné minutě je vyndáme a ponoříme obě do vlažné vody. Co pozorujeme? teplá voda studená voda vlažná voda Ruka ponořená do studené vody vnímá vlažnou vodu jako velmi teplou, naopak ruka ponořená do velmi teplé vody vnímá vlažnou vodu jako studenou. Teplota se v průběhu času mění vnímání teploty je subjektivní. Teplota je charakteristika tepelného stavu hmoty. Je to vlastnost předmětů a okolí, kterou je člověk schopen vnímat a přiřadit jí pocity studeného, teplého či horkého.

2. K měření teploty používáme teploměry. K různým účelům používáme různé teploměry (laboratorní, pokojový, venkovní, lékařský, …). Pro oblast běžných teplot nejčastěji užíváme kapalinové teploměry – rtuťové a lihové teploměry, které jsou založeny na objemové roztažnosti kapalin. Zvyšuje-li měřená teplota, zvyšuje se teplota kapaliny uvnitř teploměru a zvětšuje se její objem. Lihové teploměry se používají v domácnostech a pro měření nižších teplot od –115°C do 78°C. Rtuťové teploměry se používají pro oblast teplot od – 38°C do 357°C, především v laboratořích.

3. Kapalinový teploměr se skládá ze skleněné baňky, ve které nádobka s většinou kapaliny (rtuti nebo obarveného lihu), • dlouhé úzké uzavřené trubičky, zčásti vyplněné kapalinou • a opatřené stupnicí s číselnou hodnotou. Při výrobě teploměru se kapalina (rtuť, líh) zahřeje tak, aby vyplnila celou trubičku. Trubička se zataví. Když se kapalina ochladí, zmenší se její objem a vyplní baňku a část trubičky. Ve zbytku trubičky zůstane vzduchoprázdno. Při zahřátí kapalina zvětšuje objem a stoupá do trubičky, při ochlazení objem zmenšuje a vrací se do baňky. Hodnotu teploty odečítáme na stupnici.

4. Bimetalový teploměr je založen na objemové roztažnosti kovů. bimetalový pásek upevnění Základem bimetalového teploměru je pásek, zhotovený ze dvou kovů svinutý do spirály tak, že kovová vrstva, která se více prodlužuje, je na vypouklé straně závitu. Vnější konec spirály je upevněn, vnitřní konec spirály je spojen s otáčivou ručkou. ručka stupnice Při zahřívání se spirála více zkrucuje, při ochlazování se uvolňuje. To způsobuje otáčení ručky, která na stupnici udává teplotu. Digitální teploměry nejsou založeny na objemové roztažnosti. Převádějí změnu teploty pomocí speciálních snímačů na změny elektrických, magnetických a optických vlastností těles.

5. Teplota je fyzikální veličina, značí se t. Značku t má také fyzikální veličina čas. V případech, ve kterých by mohla nastat záměna těchto veličin, označujeme čas např. řeckým písmenem τ – tau. K určování teploty se využívá závislosti vhodně zvolených fyzikálních veličin na teplotě. To umožňuje převést měření teploty na měření jiné fyzikální veličiny. První pokusy měření teploty byly založeny na objemové roztažnosti vzduchu. Později se začalo využívat objemové roztažnosti kapalin (vody, rtuti, později obarveného lihu). Pravidelné změny objemu rtuti v závislosti na teplotě umožnily rozvoj teploměrů a vývoj jejich stupnic. Pro měření teploty užíváme Celsiovu stupnici. Jednotkou teploty je stupeň Celsia, značí se °C.

6. Stupeň Celsia (značený °C) je jednotka teploty, kterou v roce 1742 vytvořil švédský astronom Anders Celsius. 100°C teplota tajícího ledu Původně byla stupnice obrácená, protože Celsius stanovil dva pevné body: 100 °C pro teplotu tání ledu a 0 °C pro teplotu varu vody. Jeden dílek odpovídá 1°C. Carl Linné stupnici později otočil a proto je dnes bod tání 0 °C a bod varu 100 °C. Kelvin (značený K) je jednotka teploty, kterou nazýváme termodynamická teplota a označuje se T. Kelvin patří mezi základní jednotky soustavy SI, je definován 2 body: 0 K je teplota absolutní nuly, tedy naprosto nejnižší teplota, která je fyzikálně definována, 273,15 K je teplota tání ledu, tedy 0°C. Absolutní velikost jednoho stupně v Celsiově i Kelvinově stupnici je stejná – teplotní rozdíl 1 K je roven rozdílu 1 °C. Tuto stupnici měření teplot navrhl skotský matematik a fyzik William Thomson, který byl za své výrazné vědecké úspěchy povýšen do šlechtického stavu pod jménem lord Kelvin. teplota vařící se vody 0°C = 273,15 K

7. Stupeň Fahrenheita (značka °F) je jednotka teploty pojmenovaná po německém fyzikovi Gabrielu Fahrenheitovi. Dnes se používá hlavně v USA. Vychází ze dvou základních referenčních bodů. Teplota 0 °F je nejnižší teplota, jaké se podařilo Fahrenheitovi dosáhnout (roku 1724) smícháním chloridu amonného, vody a ledu a 98 °F teplota lidského těla. Později byly referenční body upraveny na 32 °F pro bod mrazu vody a 212 °F bod varu vody. Tyto referenční body jsou od sebe vzdáleny 180 stupňů, tudíž jeden stupeň Fahrenheita odpovídá 5/9 kelvinu, resp. stupně Celsia. Stupeň Réaumura (značka °R) je jednotka teploty pojmenovaná po francouzském přírodovědci Reném Réaumurovi, který ji zavedl roku 1730. Dnes se již nepoužívá. Vychází ze stejných dvou základních referenčních bodů jako stupnice Celsiova - z bodu mrznutí a varu vody. Tento rozsah dělí na 80 dílů. Teplota 0 °R je bod mrazu vody a 80 °R je bod varu vody. Réaumurova stupnice je hrubší než Celsiova, která dělí stejný rozsah teplot na 100 dílů.

8. 0 K = – 273,15 °C = = – 459,67 °F 0 °F = – 18 °C = = 255,15 K 0 °C = 273,15 K = = 32 °F 100 °C = 273,15 K = = 212 °F Přepočet teploty mezi stupnicemi:

9. Vybrané hodnoty teploty v jednotlivých teplotních stupnicích Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 108.