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      巧讀刻度均勻示數(shù)不準(zhǔn)的溫度計(jì)

      2020-03-02 11:36高紅坪
      文理導(dǎo)航 2020年5期
      關(guān)鍵詞:示數(shù)讀數(shù)溫度計(jì)

      高紅坪

      物體的冷熱程度用溫度來(lái)衡量,人們?cè)谌粘I钪谐3{感覺(jué)判斷物體的冷與熱。但是這種判斷由于受外界環(huán)境條件的限制往往測(cè)量不準(zhǔn)。這時(shí)就需要一個(gè)能夠準(zhǔn)確測(cè)量溫度的工具即溫度計(jì),而常用溫度計(jì)的刻度是“攝氏度”。那么,攝氏溫度是怎樣規(guī)定的呢?在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,把冰水混合物的溫度規(guī)定為0度,把沸水的溫度規(guī)定為100度。在0度和100度之間分成100等份,每一等份是攝氏度的一個(gè)單位,叫做1攝氏度。

      在八年級(jí)上冊(cè)物理第四章《物態(tài)變化》中,我們學(xué)習(xí)了刻度均勻示數(shù)準(zhǔn)確的溫度計(jì)的讀數(shù),這種讀法較簡(jiǎn)單,學(xué)生易于掌握。但是對(duì)于刻度均勻示數(shù)不準(zhǔn)確的溫度計(jì)的讀法在課本中未提到。學(xué)生在碰到此類(lèi)問(wèn)題時(shí),往往不知所措,無(wú)從下手。那么,這種刻度均勻示數(shù)不準(zhǔn)確的溫度計(jì)到底該怎樣讀數(shù)呢?下面我將分兩類(lèi)情況解決以上提出的問(wèn)題。

      一、求溫度計(jì)的最小刻度法

      例1:有一支溫度計(jì)刻度均勻,經(jīng)檢驗(yàn)測(cè)量不準(zhǔn)確。把它放在冰水混合物中的讀數(shù)為2攝氏度,把它插入標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸水中,讀數(shù)為90攝氏度,用它來(lái)測(cè)量一杯溫水時(shí),讀數(shù)為24攝氏度。那么這杯溫水的實(shí)際溫度是多少度?

      分析:解“不準(zhǔn)確溫度計(jì)”這類(lèi)題時(shí),關(guān)鍵是弄懂溫度計(jì)是如何刻度的,題目中說(shuō)“刻度均勻”可理解為如右圖所示:溫度計(jì)內(nèi)管直徑恒定不變,此時(shí)溫度計(jì)中液柱長(zhǎng)度變化與溫度變化成正比,根據(jù)攝氏溫度的定義,冰水混合物的溫度是0攝氏度,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸水的溫度為100°C。由題意可知在這兩個(gè)溫度之間共刻了(90-2)個(gè)小格,所以每小格代表(100-0)÷(90-2)攝氏度,而測(cè)溫水的溫度時(shí)溫度計(jì)的示數(shù)為“24°C”即比真正的0°C高出(24-2)格,所以這杯溫水的實(shí)際溫度應(yīng)按下式求出:

      實(shí)際溫度=每格代表的示數(shù)×比0°C時(shí)高出的格數(shù)

      解:設(shè)該溫度計(jì)的實(shí)際溫度為t°C,根據(jù)題意

      t=■×(24-2)°C

      解得t=25°C

      答:這杯溫水的實(shí)際溫度是25°C。

      例2:小明有一支溫度計(jì),雖然它的刻度均勻,但標(biāo)度卻不準(zhǔn)確。它在冰水混合物中的讀數(shù)是-0.7°C,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸水中溫度計(jì)的讀數(shù)是102.3°C,它指示的氣溫是-0.6°C。實(shí)際的溫度是多少?

      解:在標(biāo)準(zhǔn)0°C和100°C之間共有[102.3-(-7)]格

      所以溫度計(jì)每相鄰兩刻線間表示的度數(shù)為:

      ■=■°C

      溫度計(jì)指示的氣溫示數(shù)已經(jīng)不準(zhǔn)確了。

      它只能表示出此時(shí)溫度計(jì)示數(shù)在0刻線以下第6刻線處。

      所以此時(shí)氣溫應(yīng)為[-6-(-0.7)]×■°C=-5.3×■°C=-5.15°C

      答:這支溫度計(jì)在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下指示氣溫是-6℃時(shí)實(shí)際的溫度是-5.15°C。

      二、比例法

      例3:一支半成品(刻度未刻上)的溫度計(jì),但內(nèi)管內(nèi)徑均勻,插入冰水混合物中測(cè)得水銀柱長(zhǎng)度為5厘米,插入沸水中時(shí),水銀柱長(zhǎng)為31厘米。如果測(cè)量一杯熱水時(shí),水銀柱長(zhǎng)度是20.6厘米。那么這杯熱水的溫度應(yīng)為多少攝氏度?

      分析:畫(huà)出如圖甲所示的溫度計(jì)刻度示意圖,圖中左側(cè)是水銀柱的長(zhǎng)度,右側(cè)是準(zhǔn)確的溫度,根據(jù)溫度計(jì)刻度劃原理,溫度的變化量與水銀柱長(zhǎng)度的變化量成正比,設(shè)水銀柱長(zhǎng)是20.6厘米,對(duì)應(yīng)實(shí)際溫度為t°C可得:

      ■=■

      解:設(shè)當(dāng)水銀柱長(zhǎng)是20.6厘米時(shí),溫水的溫度為t°C,依題意可得

      ■=■

      解得t=60°C

      答:這杯熱水的溫度應(yīng)為60°C。

      例4:用一支讀數(shù)不準(zhǔn)確的溫度計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下測(cè)得冰水混合物的溫度示數(shù)為-2℃,用它測(cè)某種液體的溫度示數(shù)為19°C,則該液體的實(shí)際溫度為多少?

      分析:如下圖所示是該溫度計(jì)的刻度示意圖,圖中左側(cè)表示不準(zhǔn)確的溫度示數(shù),右側(cè)表示準(zhǔn)確的溫度,根據(jù)溫度計(jì)的刻度原理解題。

      解:設(shè)該液體的實(shí)際溫度為t°C,根據(jù)題意:

      ■=■

      解得t=20°C

      答:該液體實(shí)際溫度為20°C。

      三、綜合法

      例5:一支沒(méi)有刻度的水銀溫度計(jì),在20攝氏度時(shí),水銀柱長(zhǎng)為10厘米。在100攝氏度時(shí),液柱長(zhǎng)30厘米。當(dāng)液柱長(zhǎng)是15厘米時(shí)溫度是 ?攝氏度;當(dāng)溫度是30攝氏度時(shí),液柱長(zhǎng)是 ?厘米?

      解答:溫度差Δt=100°C-20°C=80°C對(duì)應(yīng)液柱長(zhǎng)ΔL=30cm-10cm=20cm。在溫度計(jì)的刻度部分中每1厘米的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的溫度變化值Δt/ΔL=80°C/20cm=4°C/cm。當(dāng)液柱從10cm變?yōu)?5cm時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度t=20°C+5cm×4°C/cm

      =20°C+20°C=40°C但溫度從20°C變?yōu)?0°C升高10°C對(duì)應(yīng)的液柱長(zhǎng)度L=10cm+10°C/(4°C/cm)=12.5cm。

      注:此題不能用20°C平均拆分10cm或是用100°C平均拆分30cm。因?yàn)?°C的刻度線位置在L=10cm—20°C/(4°C/cm)=5cm處,10°C的溫度刻度只有2.5厘米的長(zhǎng)度。

      (甘肅省秦安縣王尹中學(xué),甘肅 天水 741600)

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