第五章：物态变化.doc

第四章 物态变化 温度计的原理和使用时体现的三个思想 温度计是热学最常用的一种测量工具，他在设计和使用上体现了三种重要的思想。 一、等效思想 我们知道，一般常用温度计是根据液体的热胀冷缩现象而制成的，我们从温度计上读的数值，其实是液体的温度，但我们就把这个温度认为是被测物体的温度，这里就存在一种等效的思想，即将温度计中液体的温度等效于被测物体的温度。 二、平衡思想 当温度计的液泡与被测物体紧密接触时，如果两者的温度有差异，它们之间就会发生热交换，高温物体将向低温物体传热，最终使二者的温度达到相等，即达到热平衡。所以我们用温度计测量物体的温度时，不能立刻读数，而应等到液柱不再上升时才能读数，这时才说明达到了热平衡。 三、放大思想 温度计中液柱体积的变化毕竟是有限的，为了更清楚地看清液体的体积变化了多少，我们需将这个微小的体积变化进行放大。所以温度计的液泡上都有一个细而长的均匀玻璃管。管的内径细，说明它能将液体微小的变化加以放大，均匀说明管外的刻度应是均匀的，我们用一些刻度量化了液体体积的变化，与温度值相对应。 可见，小小的温度计身上还含有许多物理思想，这些思想始终决定着温度计的构造，温度计的使用及它的读数，对这些思想的认识，会加深我们对温度计使用方法的理解，提高测量的准确程度。 从四个角度解同一题 题目：小明有一只温度计，虽然它的玻璃管的内径刻度都是均匀的，标度却不准确，它在冰水混合物中的读数是－0.7℃，沸水中的读数是102.3℃。 则（1）当它指示的气温是－6℃时，实际的温度是多少？ （2）它在什么温度附近误差很小，可以当作刻度正确的温度计使用？ （第7届全国初中物理复赛试题） 分析：依题意先画出温度计的示意图，由于它在冰水混合物中的读数是－0.7℃，所以此时对应的准确温度应该是0℃；在沸水中的读数是102.3℃，此时对应的准确温度应该是100℃。我们在温度计的右侧标出的是不准确的温度值，也可以称格数；左侧就是它对应的准确温度值。 方法一：找出准确的1℃相当于多少不准确的度数（格数） 由于我们把准确部分的0℃与100℃之间分成了100等份，则每一份就是准确刻度的1℃。 则准确1℃对应不准确标度的格数 △L=格/℃ （1）因求的是－6℃对应的准确温度，则不准确的－6℃与准确的0℃间的长度L=－6格－（－0.7格）=－5.3格。 故这段长度表示的准确温度应是T=℃。 （2）设在温度为T0附近时误差最小， 即存在 解之得：T0≈23.3℃ 方法二：找出1个不准确的度数（格数）相当于多少准确的温度值 由题意可知：102.3格－(－0.7格)=103格的长度相当于准确温度的100℃。 故不准确的1个格相当于准确温度的度数为△T= （1）因不准确的－6℃与准确的0℃间的长度L=－6格－（－0.7格）=－5.3格。 故这段长度表示的准确温度应是T=△T×L=×（－5.3格）=－5.15℃。 （2）设在温度为T0附近时误差最小， 即存在×【T0－（－0。7格）】= T0 解之得：T0≈23.3℃ 方法三：利用正比关系例方程求解 因玻璃管的刻度是均匀的，只是标度不准，如图所示。所以温度计每增加相同示数时，实际温度的增加也是相同的，这说明准确温度与不准确标度间对应的长度存在相应的正比关系。 (1)设不准确的－6 ℃对应的准确温度为T 故： 即： 解之得T=－5.15℃ (2) 设在温度为T0附近时误差最小，此时对应的位置为D， 故 即存在 解之得T0≈23.3℃ 方法四：利用一次函数的关系待定系数求解 因玻璃管的刻度是均匀的，只是标度不准，所以温度计每增加相同示数时，实际温度的增加也是相同的。根据这一点，我们就可以确定准确温度与不准确温度之间存在着正比例关系，设x为任意温度时温度计的示数；y为这时对应的实际温度。这样我们可以试探性地写出关系式：y=ax(a为某一常量)。但由题中所述的实际情况可知，当x=0℃时，y并不等于0，设这时等于b，于是y和x的关系存在一个普遍的形式：y=ax+b。 由于当x=102.3℃时y=100℃；x=－0.7℃时y=0℃， 将这两组数据分别代入上式得 100℃=a×102.3℃+b 0℃= a×(－0.7℃)+b 解这个二元一次方程组得a=；b=℃ 即关系式可表示为：y=x+℃ （1）当x=－6 ℃时，代入得y=－5.15℃ （2）当x= y时，代入关系式得y=y+℃ 解之得y≈23.3℃。 你也可以利用这四种方法求解下面这道题： 某水银温度计的玻璃管上刻有110格均匀刻度线，当温度计玻璃泡浸没在冰水混合物中时，温度计的水银液面在10格处，当玻璃泡放入1标准大气压的沸水中时，水银液面在60格处，通过计算可知，温