Температура

Определения и обозначения

Температура — физическая величина, показывающая степень нагретости тела и связанная с движением его частиц. Если частицы движутся быстрее, температура обычно выше. Это понятие помогает сравнивать, какое из тел нагрето сильнее, а какое — слабее.

Термометр — прибор для измерения температуры. Внутри обычного жидкостного термометра есть тонкая трубка, по которой перемещается жидкость. Термометр нужен, чтобы не просто оценивать тепло рукой, а получать показание по шкале.

Градус Цельсия — единица измерения температуры, её обозначают °C. Число перед обозначением показывает значение температуры: например, 18 °C. Градусы позволяют записывать результаты измерений и сравнивать их.

Шкала Цельсия — шкала термометра, где основные ориентиры связаны с замерзанием и кипением воды. Между этими ориентирами шкалу делят на равные части. Такая разметка помогает определить температуру по положению столбика жидкости.

Как это устроено

Любое тело состоит из очень маленьких частиц, которые постоянно движутся. При нагревании их движение в среднем становится быстрее, поэтому температура тела повышается. При охлаждении частицы движутся медленнее и температура обычно снижается. Температура описывает степень нагретости, но не показывает, сколько всего вещества в теле.

Когда термометр соприкасается с телом, между ними передаётся тепло: более нагретая сторона отдаёт его, а менее нагретая получает. Обмен продолжается, пока показания термометра и температура измеряемого тела не перестанут заметно изменяться. Такое состояние называют тепловым равновесием. Поэтому результат снимают не сразу, а после небольшой паузы.

Для измерения используют чувствительную часть термометра — ту, которая реагирует на нагревание или охлаждение. В жидкостном приборе это жидкость в тонкой трубке: при нагревании она расширяется и поднимается, а при охлаждении сжимается и опускается. Изменение объёма превращается в заметное перемещение столбика. В других термометрах температуру могут показывать другие чувствительные элементы, меняющие свои свойства.

На шкале Цельсия отмечают ориентиры, связанные с водой: замерзание и кипение. Промежуток между ними делят на равные части, а расстояние между соседними делениями соответствует одному градусу. Равные деления нужны, чтобы одинаковые изменения температуры обозначались одинаковыми шагами. Значения ниже нуля записывают со знаком минус, а выше нуля — со знаком плюс или без него.

Чтобы снять показание, сначала дождитесь, когда столбик жидкости остановится. Затем расположите глаза на уровне столбика и определите, между какими делениями он находится; если нужно, посчитайте промежуточные деления. Не смотрите на шкалу сверху или снизу: из-за наклона показание может казаться другим. При измерении жидкости держите чувствительную часть в ней, не касаясь стенок и дна сосуда.

Основные сведения о температуре и её измерении

Сначала найдите в таблице нужное понятие, а затем прочитайте его значение и обозначение. Примеры помогают увидеть, как записывают температуру или её изменение. При решении задач помните: изменение находят вычитанием начального значения из конечного.

Разбор задач

Задача 1. Сравните температуры воздуха −5 °C и +2 °C и определите, какая из них выше.

1. Отметим, что −5 °C находится ниже нуля, а +2 °C — выше него.
2. На шкале значения, расположенные выше, соответствуют более высокой температуре. Любое положительное значение выше любого отрицательного.
3. Значит, сравниваем температуры не по величине цифр 5 и 2, а с учётом знаков.

Ответ: выше температура +2 °C.

Задача 2. Утром температура была −4 °C, а днём стала +7 °C. На сколько градусов изменилась температура?

1. Запишем начальную температуру: −4 °C, конечную: +7 °C.
2. Вычтем начальную температуру из конечной: 7 − (−4) = 7 + 4 = 11.
3. При переходе от −4 °C к нулю температура повышается на 4 градуса, а от нуля до +7 °C — ещё на 7. Вместе получается 11 градусов.

Ответ: температура повысилась на 11 °C.

Задача 3. Вода имела температуру 20 °C и после нагревания стала иметь 65 °C. Определите изменение температуры и опишите правильное измерение термометром.

1. Начальное значение равно 20 °C, конечное — 65 °C. Найдём разность: 65 − 20 = 45.
2. Перед измерением опустим чувствительную часть термометра в воду, не касаясь дна и стенок сосуда.
3. Подождём, пока столбик жидкости перестанет заметно двигаться. Затем посмотрим на шкалу на уровне столбика и прочитаем значение в градусах Цельсия.

Ответ: температура воды повысилась на 45 °C. Показание термометра снимают после установления его теплового равновесия с водой.

Типичные ошибки

Температуру иногда путают с количеством теплоты и считают, что она показывает весь запас энергии тела. Это происходит потому, что оба понятия связаны с нагреванием, но они означают разное: температура характеризует степень нагретости, а количество теплоты связано с передачей энергии. Проверяйте себя вопросом: «Я сравниваю нагретость или количество энергии?» У тел разного размера температура может быть одинаковой, а энергия — разной.

Некоторые думают, что −10 °C теплее, чем −2 °C, потому что 10 больше 2. Но отрицательные числа на шкале расположены в обратном порядке: чем дальше число от нуля в минусовую сторону, тем ниже температура. Для проверки представьте числа на термометре: −10 °C будет ниже −2 °C. Значит, −2 °C теплее.

Показание можно ошибочно определить не по уровню столбика или посмотреть на шкалу под углом. Так происходит, если глаза находятся выше или ниже отметки, и положение деления кажется смещённым. Держите взгляд на уровне столбика и сверяйте его с ближайшими делениями. Если столбик между отметками, посчитайте промежуточные деления.

Ещё одна ошибка — снять показание сразу или прижать термометр к стенке и дну сосуда. Прибору нужно время, чтобы установилось тепловое равновесие, а стенки и дно могут иметь другую температуру, чем жидкость. Не торопитесь и держите чувствительную часть внутри жидкости, не касаясь сосуда. Проверьте, что показание перестало заметно меняться.

Связь с другими темами

Для работы с температурой пригодятся умение сравнивать положительные и отрицательные числа, читать шкалу и пользоваться измерительными приборами. Позже это знание поможет разбираться в нагревании и охлаждении тел, теплопередаче и изменениях состояния вещества. Температуру измеряют, наблюдая за погодой, проверяя температуру тела и пользуясь бытовыми приборами. Во всех этих случаях важно правильно снять показание и понять, что оно означает.

Что запомнить

• Температура показывает степень нагретости тела.
• Более высокая температура обычно означает более быстрое движение частиц.
• Температуру измеряют термометром.
• Основная единица измерения в быту — градус Цельсия, °C.
• Показание термометра считывают по уровню столбика и делениям шкалы.
• При сравнении отрицательных температур меньший по модулю отрицательный показатель означает более высокую температуру.