在初中物理课本“温度计”一节中,有这样一段:“家庭和物理实验室常用的温度计,是利用水银、酒精、煤油等液体的热胀冷缩来测量温度的。”有些爱动脑筋思维活跃的学生向老师提出一个问题:“水也具有热胀冷缩的性质,为什么不用水来做温度计?用水的成本低,容易加颜色便于观察。”对一上这个问题笔者从下面几个方面向学生解释,不知是否恰当,请同仁们斧正。
1.由于熔点和沸点的原因
在标准状态下水的熔点(凝固点)是0℃,水的沸点是100℃。而水银的熔点(凝固点)是-38.5℃,沸点是357℃;酒精的熔点(凝固点)是-114℃,沸点是78℃;好的煤油熔点(凝固点)是-30℃,沸点是325℃。
如果用装水的温度计测量气温,冬天在0℃以下,水凝固成了冰,无法测量;当温度达到100℃水就沸腾.虽然由于管内随着水蒸气压强的增大会提高水的沸点,但其中水的体积膨胀与蒸汽压强增大的比例关系很复杂,不是一个正比关系,所以不能用其测量100℃以上的温度。水银就不同,用它可以测量-38.5℃-357℃之间的温度;酒精虽然沸点不高,但是它的熔点(凝固点)是-114℃,即在零下114℃以上都不会冻结;用煤油可测量-30℃-325℃之间的温度。
2.由于热膨胀系数的原因
水的热膨胀系数为2.1×10-4℃,水银、酒精、煤油的热膨胀系数分别为1.8×10-4℃、1.1×10-3℃、1.0×10-3℃。同样体积的液体都升高1℃,酒精和煤油膨胀的体积约是水的5倍,那么在利用体积变化的刻度方面,水的刻度距离小,酒精和煤油的刻度距离大,相同的温度间隔距离大,不仅为测量和读数带来方便,且能够测量较小温度变化值。
3.由于比热容的原因
水的比热容为4.2×103J/kg·℃,水银、酒精、煤油的比热容分别为0.14×103J/kg·℃、2.4×103J/kg·℃、2.1×103J/kg·℃。水的比热容是水银的30倍,如果质量相同的水和水银,吸收相等的热量,水银升高的温度是水的30倍。可见用装水的温度计对于被测物体的温度影响大,达到热平衡的时间长;而水银温度计对于被测物体的温度影响小,达到热平衡的时间短。特别是测量比较小的物体,如果温度计对它有影响,其温度的测量值就不准确了。
4.由于水有反常膨胀现象的原因
水在4℃以上,与一般的物质相同是热胀冷缩的,而在0℃和4℃之间却是冷胀热缩,且这段冷胀热缩的系数与热胀冷缩的不同。这是水的一种特殊性质,如果温度计里装的是水,不仅无法标度0℃到4℃之间的刻度,在用这样的温度计测量4℃左右的温度时,无法确定其读数。
从以上的分析我们可以看出,温度计里不能装水的原因是多方面的,主要是根据液体的物理性质而选定。再则不同液体的温度计的测量范围和用途父各不相同,如酒精温度计就不能用于测量高温,体温计就是用的水银温度计等等。
提高物理作业有效性的实践
物理教学中的平衡关系研究
物理课堂上类比的运用
高中物理物体受力问题综述
探究性初中物理课堂教学研究的方式
物理教学中教材目录的运用研讨
物理教学中利用变式巩固基本模型的构建策略
凝聚态物理中的光子晶体教学的方法
高中物理教育方法综述
谈高中物理解题方法和技能
提问模式在高中物理中的应用
初中物理教学为例谈问题教学的方式
物理课堂教学中的科学方法教育的创新方法
谈新课标下的初中物理教学
浅谈物理自学能力的培养
对高中物理解题思维方法的探究与运用
物理学魅力与中学物理教学
独立学院大学物理教学的方式创新
谈小实验在物理学科调节教学中的引用和价值
复合材料专业物理化学教学探索
物理学科课堂教学中法制教育的渗透
反思如进一步提高物理教学
初中物理教学如何进行理论联系实际
初中物理“迷失”概念的矫正策略的研究
物理学习后进生的转化工作研究
高中物理教学对学员审美的培训
导学对物理教学效率提升的作用
新课改下物理教学路径研讨
高中物理的有效教学综述
谈新课改背景下的高中物理教学
不限 |
物理教案 |
物理课件 |
物理试题 |
不限 |
不限 |
上册 |
下册 |
不限 |
发布时间 |
下载量 |