Фізика 8. Урок - Тепловий стан. Температура та її вимірювання. Презентація для 8 класу

Фізика Онлайн
29 Jul 202315:34

Summary

TLDRThis educational video script delves into the concept of temperature and thermal equilibrium, exploring how temperature is a measure of the average kinetic energy of particles in a body. It explains the physics behind heat transfer, demonstrating how objects exchange heat until they reach thermal equilibrium. The script also covers the history and types of thermometers, including the Celsius and Kelvin scales, and the importance of accurate temperature measurement in various contexts, such as medical diagnosis and scientific experiments.

Takeaways

  • 🌡️ Temperature is a physical quantity that characterizes the state of thermal equilibrium of a system of bodies.
  • 🔍 The sensation of heat or cold can be subjective and may not always accurately represent the actual temperature of an object.
  • ⚖️ When a hotter body comes into contact with a cooler one, heat transfer occurs until their temperatures equalize.
  • 🌡️🔄 The process of heat transfer continues until thermal equilibrium is reached, where no further change in temperature occurs.
  • 🌡️🌿 Temperature is closely related to the speed of chaotic motion of a body's particles, such as atoms, molecules, and ions.
  • 🔬 The first thermometer, known as the thermoscope, was invented by Galileo Galilei, marking a significant advancement in temperature measurement.
  • 📏 Anders Celsius developed the Celsius temperature scale in 1742, which is still widely used today.
  • ❄️🔥 The choice of thermometer (alcohol or mercury) depends on the temperature range being measured, with alcohol thermometers suitable for lower temperatures and mercury for higher temperatures.
  • 🕒 It is important to wait for thermal equilibrium before taking a temperature reading to ensure accuracy.
  • 🏥 Medical thermometers should be read after a 5-minute wait period to allow for accurate temperature reading of the body.
  • 📊 The size of a thermometer should be relatively small compared to the body being measured to minimize the impact on the temperature reading.

Q & A

  • What is the physical meaning of temperature?

    -Temperature is a physical quantity that characterizes the state of thermal equilibrium of a system of bodies. It is closely related to the speed of chaotic motion of the body's particles, atoms, molecules, and ions.

  • How does the feeling of heat or cold vary with different materials at the same room temperature?

    -Different materials can feel different temperatures due to their thermal conductivity. For example, a metal object may feel colder than a wooden or plastic object at the same room temperature because metals conduct heat away from the hand faster.

  • What happens to a hot teapot if it is turned off and left on a plate?

    -The teapot will cool down over time, eventually reaching the temperature of the surrounding environment as it loses heat to the surroundings.

  • What is the significance of placing a hand in warm water and then in cold water, followed by both hands in room temperature water?

    -This experiment demonstrates that our perception of temperature can be misleading. The hand that was in warm water will feel cold in room temperature water, while the hand that was in cold water will feel warm, showing that our sensation of temperature is relative.

  • What happens to a refrigerator if it is unplugged from the electrical grid?

    -The refrigerator will gradually warm up to room temperature as it loses its cooling effect and the internal temperature increases until it matches the ambient temperature.

  • Why do bodies in thermal equilibrium not change their properties when in contact with each other?

    -Bodies in thermal equilibrium do not change their properties because they have reached a state where there is no net transfer of heat between them. Their temperatures have equalized, and no further thermal interaction occurs.

  • Who invented the first thermometer, and what was it based on?

    -Galileo Galilei invented the first thermometer, which was based on the expansion and contraction of air in a bulb with changes in temperature.

  • What is the Celsius temperature scale, and how is it related to the Kelvin scale?

    -The Celsius scale is a temperature scale where 0° C corresponds to the freezing point of water and 100° C to the boiling point of water under standard atmospheric pressure. The Kelvin scale starts at absolute zero, the point where all thermal motion ceases, and 1° C equals 1 Kelvin. To convert Celsius to Kelvin, you add 273.15.

  • Why are the readings on a medical thermometer taken after 5 minutes?

    -The 5-minute wait time allows the thermometer to reach thermal equilibrium with the body it is measuring. This ensures an accurate reading as the thermometer's temperature adjusts to match the body's temperature.

  • Why should the size of a thermometer be small compared to the body whose temperature is being measured?

    -A small thermometer minimizes the heat exchange between the thermometer and the body, leading to more accurate temperature readings. A larger thermometer could significantly alter its temperature by either absorbing or releasing heat, which would affect the measurement.

  • What is the significance of the graduations on a mercury thermometer, and how does the length of the mercury column change with temperature?

    -The graduations on a mercury thermometer indicate temperature increments. For every 1° C increase in temperature, the length of the mercury column increases by a specific amount, typically 2 mm. Thus, a 15° C increase would result in a 30 mm increase in the length of the mercury column.

Outlines

00:00

🌡️ Temperature and Its Measurement

This paragraph introduces the concept of temperature and its measurement. It discusses how humans initially understood temperature through touch, with examples such as feeling a hot cup or cold snow. The paragraph explains that the sensation of heat or cold can be subjective, as illustrated by the contrasting feelings when hands are placed in hot and cold water and then into room-temperature water. It introduces the idea of thermal equilibrium, where two bodies at the same temperature do not change their properties when in contact. The paragraph concludes with a discussion on how temperature is a physical quantity that characterizes the thermal equilibrium state of a system of bodies.

05:00

🔍 Understanding Temperature: Kinetic Theory

This paragraph delves into the kinetic theory of temperature, explaining that temperature is a measure of the average kinetic energy of the chaotic motion of molecules and atoms in a body. It emphasizes that particles are always in motion, possessing kinetic energy, and that this energy varies with the speed of the particles. In a state of thermal equilibrium, the average kinetic energy of the particles in a system is the same. The paragraph also discusses the historical development of thermometers, starting with Galileo's thermoscope, and the Celsius temperature scale established by Anders Celsius. It explains the conversion between Celsius and Kelvin scales and the practical considerations for using different types of thermometers based on temperature ranges.

10:01

🌡️ Practical Applications of Thermometers

This paragraph focuses on the practical use of thermometers, discussing why they need to be small compared to the object whose temperature is being measured. It explains the concept of thermal equilibrium in the context of thermometer use, emphasizing the importance of achieving equilibrium before taking a temperature reading. The paragraph includes several tasks and questions that illustrate the principles discussed, such as the time it takes for a medical thermometer to accurately measure body temperature and the calculation of temperature changes in mercury thermometers. It also addresses the limitations of thermometers, such as the freezing and boiling points of the substances they contain, and their impact on measurement accuracy.

15:03

📚 Summary and Homework Assignments

The final paragraph summarizes the video's content and provides a brief overview of the homework assignments. It encourages students to review the material and complete the exercises to reinforce their understanding of the topic. The paragraph ends with a thank you and a farewell, indicating the end of the lesson.

Mindmap

Keywords

💡Temperature

Temperature is a physical quantity that indicates the degree of hotness or coldness of a body. In the context of the video, it is central to understanding thermal equilibrium and heat transfer. The script uses examples like a hot cup of tea cooling down or a cold drink warming up to illustrate how temperature changes occur until thermal equilibrium is reached with the surrounding environment.

💡Thermal Equilibrium

Thermal equilibrium refers to the state where two bodies at the same temperature do not exchange heat when in contact. The video explains this concept by discussing how objects at different temperatures will either gain or lose heat until they reach a state where their properties do not change anymore, indicating they have reached thermal equilibrium.

💡Heat

Heat is the transfer of thermal energy between bodies at different temperatures. The script mentions how heat is transferred from a hotter body to a cooler one, such as a hot tea kettle losing heat to its surroundings until it cools down.

💡Thermometer

A thermometer is an instrument used to measure temperature. The video discusses different types of thermometers, such as liquid thermometers, and their working principles. It also explains the historical development of temperature scales and how thermometers are calibrated to measure temperature accurately.

💡Celsius Scale

The Celsius scale is a temperature scale where 0° C represents the freezing point of water, and 100° C represents the boiling point of water under standard atmospheric pressure. The video explains how this scale is used to measure temperature in everyday life and how it is derived from the properties of water.

💡Kelvin Scale

The Kelvin scale is an absolute temperature scale where 0 K corresponds to absolute zero, the theoretical limit where molecular motion stops. The video clarifies the relationship between Celsius and Kelvin scales, explaining how to convert between them, and noting that 1° C equals 1 K.

💡Thermal Expansion

Thermal expansion is the process by which the size of a body changes with temperature. The video touches on how materials can expand or contract when heated or cooled, which is relevant when discussing the design and use of thermometers.

💡Specific Heat Capacity

Specific heat capacity is a property of a material that indicates how much heat energy is required to raise the temperature of a unit mass of the material by one degree Celsius. While not explicitly mentioned in the script, this concept is related to the discussion of how different materials respond to temperature changes.

💡Calibration

Calibration in the context of thermometers refers to the process of setting the scale to ensure accurate temperature measurements. The video explains how the Celsius scale was calibrated using the freezing and boiling points of water as reference points.

💡Physical Properties

Physical properties are characteristics of a substance that can be observed or measured without changing the substance's identity. The video discusses how physical properties such as the size and electrical conductivity of materials can change with temperature.

💡Heat Transfer

Heat transfer is the movement of heat from one body or substance to another. The video explains that heat transfer occurs until thermal equilibrium is reached, using examples like a cold drink in a refrigerator warming up to the temperature of the fridge.

Highlights

Introduction to the concept of thermal equilibrium and temperature measurement.

Explaining the subjective nature of heat and cold sensations.

Demonstration of how the perception of temperature can be misleading.

Discussion on the physical meaning of temperature from a physics perspective.

Explanation of how temperature is related to the average kinetic energy of particles.

Introduction to the historical development of thermometers and the concept of thermal expansion.

Description of the liquid thermometer and its working principle.

Explanation of the Celsius temperature scale and its historical development.

Conversion between Celsius and Kelvin temperature scales.

Practical considerations for choosing between spirit and mercury thermometers.

Importance of the size of a thermometer relative to the object being measured.

Instructions for reading a medical thermometer and the significance of waiting time.

Clarification that a thermometer always measures its own temperature.

Guidance on arranging temperature readings in ascending order.

Guidance on arranging temperature readings in descending order.

Problem-solving approach to determine the temperature decrease needed for a child to attend school.

Calculation of the change in the mercury column length in a thermometer with a temperature increase.

Encouragement for self-study and review of the material with homework tasks provided.

Transcripts

play00:02

Доброго дня тема уроку тепловий стан тіл

play00:06

температура та її вимірювання

play00:11

усім змалку є звичними словами гаряче

play00:15

тепле холодне

play00:18

обережно чашка гаряча у печеться

play00:21

застерігали на дорослі ми не розуміли що

play00:25

означає гаряча торкалися чашки і

play00:27

обпікалися

play00:29

сніг холодний не знімає рукавичок

play00:31

пальчики змерз умовляла бабуся нам Дуже

play00:35

хотілось дізнатись А як це холодник ми

play00:39

знімали рукавички і невдовзі розуміли

play00:41

значення цього слова доведеться побути в

play00:44

ліжко температура висока наполягав лікар

play00:48

А що ж таке температура з погляду фізики

play00:52

на сьогоднішньому уроці ми її дізнаємось

play00:57

початкових уявлень про температуру

play00:59

людини набула за допомогою дотику але

play01:02

відчуття тепла або холоду є

play01:04

суб'єктивними за однаковою кімнатної

play01:07

температури гладенькі папір здається

play01:10

холоднішим ніж жорсткий килимок металеві

play01:13

предмети здаються холоднішими від

play01:15

дерев'яних або пластмасових

play01:19

якщо занурити ліву руку в теплу воду а

play01:22

праву в холодну а через деякий час

play01:25

обидві руки помістити в посудину з водою

play01:27

кімнатної температури то виникне дивне

play01:30

відчуття ту самоду ліва рука сприйме як

play01:34

холодно а права як тепло тобто відчуття

play01:38

можуть нас обманювати

play01:42

А тепер декілька питань що стане з

play01:46

гарячим чайником якщо його вимкнути та

play01:48

залишити на плиті Ну звичайно через

play01:51

деякий час він охолоне його температура

play01:54

зменшиться А що стане із соком якщо

play01:58

поставити його в холодильник знову ж

play02:01

таки він охолоне температура соку з

play02:04

часом зменшиться

play02:06

А що стане з холодильником якщо

play02:08

відключити його від електромережі

play02:12

ну мабуть що холодильник розмерзнеться

play02:15

та нагріється до кімнатної температури

play02:19

з цього всього можна зробити висновок що

play02:22

коли бічна гріте тіло контактує з менш

play02:25

нагрітим то більш нагріти тіло завжди

play02:27

охолоджується а менш нагріти

play02:30

нагрівається

play02:32

гарячий чайник віддає тепло

play02:35

навколишньому середовищу

play02:37

тепла пляшка віддає тепло холодильнику

play02:42

тепла кімната віддає тепло відкритому

play02:46

холодильнику і все це буде відбуватися

play02:49

до тих пір поки їхня температура не

play02:52

зрівняється

play02:54

чайник не стане такої ж температури як

play02:57

кімната

play02:58

сік не стане такої ж температури яка

play03:01

температура всередині в холодильнику а

play03:04

відкритий вимкнений холодильник не стане

play03:07

такої ж температури як температура кухні

play03:10

в якій він стоїть

play03:12

варто зазначити що можуть змінюватися і

play03:16

інші властивості тіл наприклад вони

play03:19

можуть стати більшими або меншими за

play03:22

розмірами під час нагрівання чи

play03:25

охолодження

play03:27

перейти в інший агрегатний стан

play03:30

краще чи гірше проводити електричний

play03:33

струм а також можуть випромінювати

play03:36

світло іншого кольору коли температура

play03:39

їхня змінюється

play03:42

натомість однакова нагріті тіла

play03:44

контактуючи одне з одним не змінює своїх

play03:47

властивостей і тоді каже що ці тіла

play03:50

перебувають у стані теплової рівноваги

play03:55

за означенням стан теплової рівноваги це

play03:59

коли однаково нагріті тіла контактуючи

play04:01

одне з одним не змінюють своїх

play04:04

властивостей

play04:07

наприклад розглянемо три світлини книги

play04:11

лежать на столі дерево росте на природі

play04:15

і качечки плавають на воді іграшкові так

play04:20

ось книжки перебувають у стані теплової

play04:23

рівноваги зі столом

play04:25

дерево перебуває у стані теплової

play04:28

рівноваги з повітрям а іграшки

play04:31

перебувають у стані теплової рівноваги з

play04:33

водою

play04:37

А тепер сформулюємо означення

play04:39

температури що ж таке температура

play04:43

температура це фізична величина яка

play04:46

характеризує стан теплової рівноваги

play04:48

системи тіл

play04:51

із курсу фізики сьомого класу ви знаєте

play04:54

що температура тіла тісно пов'язана зі

play04:58

швидкістю хаотичного руху його частин

play05:00

атомів молекул йонів що таке тепловий

play05:04

рух тепловий рух - це хаотичний рух

play05:07

молекул і атомів який визначає

play05:09

температуру тіла тобто частинки тіла

play05:13

завжди рухаються Отже завжди мають

play05:15

кінетичну енергію і чим швидше рухається

play05:19

частинки тим вища температура тіла

play05:22

швидкість руху окремих частинок а отже

play05:25

їхній кінетична енергія постійно

play05:28

змінюється але в стані теплової

play05:30

рівноваги середня кінетична енергія

play05:33

частинок усіх тіл системи тобто

play05:35

кінетична енергія що припадає в

play05:38

Середньому на одну частинку є однаковою

play05:41

і це нам дозволить сформулювати друге

play05:44

означення що таке температура

play05:46

температура міра середньої кінетичної

play05:49

енергії хаотичного руху будинок із яких

play05:53

складається тіло

play05:55

вимірюється температура термометром

play05:59

термометри - це прилади для вимірювання

play06:01

температур перший термометр так званий

play06:05

термосклоб сконструював Галілео Галілей

play06:08

дія термометрів заснована на тому що зі

play06:11

зміною температури тіла змінюється певні

play06:14

властивості цього тіла розглянемо на

play06:17

приклад рідинний термометр дія якого

play06:20

ґрунтується на розширення рідини під час

play06:22

нагрівання ми бачимо що рідини термометр

play06:27

складається перше з резервуара з рідиною

play06:30

друге з трубки по якій ця рідина може

play06:34

підніматися і зі шкали яка

play06:37

проградуйована в одиницях вимірювання

play06:40

температури в яких одиницях зараз

play06:42

розглянемо

play06:44

зусиллями шведського вченого андерса

play06:47

сельсія в 1742 році створено нову шкалу

play06:51

для вимірювання температури якої ми

play06:53

користуємось і сьогодні

play06:56

як можна прогредуювати шкалу будь-якого

play07:00

рідинного термометра дуже просто для

play07:03

того нам треба зафіксувати дві реперні

play07:07

точки перша реперна точка відповідає 0°

play07:11

C тобто температури танення льоду друга

play07:16

реперна точка відповідає температурі

play07:19

кипіння води і це значення становить 100

play07:22

градусів Цельсія

play07:25

поділивши відстань між позначками 0 і

play07:28

100 градусів Цельсія на 100 рівних

play07:30

частин дістанемо термометр який програє

play07:34

Вона за шкалою Цельсія та одиницю

play07:36

температури за цією шкалою градус

play07:39

Цельсія тобто один градус Цельсій

play07:42

дорівнює одній сотій частині зміни

play07:44

температури води під час її нагрівання

play07:47

від температури плавлення до температури

play07:50

кипіння за нормального атмосферного

play07:53

тиску

play07:54

температуру виміряну за шкалою Цельсія

play07:57

позначають символом Т

play07:59

одиниці вимірювання градуси Цельсія усі

play08:03

за основну одиницю температури взяток

play08:07

Кельвін

play08:08

нуль цієї шкали є умовною точкою відліку

play08:12

відповідає такому тепловому стану за

play08:15

якого припинився тепловий рух атомів і

play08:18

молекул

play08:19

при цьому 1° C дорівнює одному Кельвіну

play08:23

Але для того щоб кельвіни перевести в

play08:26

градуси Цельсія нам потрібно віднімати

play08:30

273 градуса точніше

play08:33

273,15

play08:36

а для того щоб градуси Цельсія перевести

play08:39

в кельвіни потрібно навпаки

play08:42

додавати

play08:45

273,15

play08:47

наприклад при нулі кельвінів в нас

play08:50

температура буде складати мінус

play08:53

273,15

play08:55

градусів Цельсія

play08:58

при температурі нуль градусів Цельсія по

play09:01

шкалі Кельвіна значення відповідатиме

play09:05

273,15

play09:07

Кельвіна а температура 100° C

play09:12

відповідатиме температурі

play09:15

373,15 Кельвіна

play09:20

розв'язування задач

play09:22

коли зручніше користуватися спиртовим А

play09:26

коли ртутним термометром

play09:29

при низьких температурах використовують

play09:31

спиртові термометр оскільки спирт

play09:35

замерзає при температурі мінус 112

play09:38

градусів Цельсія а ртуть при -39

play09:42

градусів Цельсія тобто придуже низьких

play09:46

температурах ртутний термометр просто

play09:50

лопне а тому його не використовують на

play09:53

вулиці насильних Морозу А ось при

play09:56

високих температурах зручніше

play09:59

користуватися ртутним термометром

play10:01

оскільки температура кипіння спирту при

play10:04

нормальному тиску дорівнює 78 градусів

play10:06

Цельсія а ртуті 360 градусів серця тобто

play10:11

знову ж таки високі температури

play10:14

наприклад температури кипіння Ми не

play10:16

можемо виміряти спиртовим термометром

play10:18

він просто закипить і скоріше всього

play10:22

взірветься

play10:26

чим незручний був би термометр із водою

play10:29

замість ртуті

play10:32

Ну звичайно що це термометр міг

play10:34

вимірювати температуру лише від 0 до 100

play10:39

градусів адже при менші він би замерзав

play10:43

би а при вищі закипав би

play10:49

задача 3 чому розміри термометра повинні

play10:53

бути невеликими порівняно з розмірами

play10:55

тіла температуру якого вимірюють цим

play10:58

термометром

play11:00

тому що ми вже сказали коли більш

play11:03

нагріте тіло контактує з менш нагрітим

play11:05

то більш нагріти тіло завжди

play11:07

охолоджується а менш нагріти

play11:09

нагрівається а отже коли ми починаємо

play11:12

вимірювати термометром температуру то

play11:15

він або приймає або віддає тепло

play11:18

предмету під час вимірювання так само і

play11:22

тіло або віддає або приймає тепло від

play11:26

термометра Отже якщо тіло буде дуже

play11:29

маленьке порівняно із термометром воно

play11:32

може Значно збільшити чи зменшити свою

play11:36

температуру забравши від термометра

play11:40

тепло або віддавши йому і це може

play11:44

суттєво вплинути на результати

play11:46

вимірювання

play11:49

задача чотири чому показання медичного

play11:52

термометра варто дивитися лише через 5

play11:55

хвилин після того як він був поставлений

play11:58

хворим

play12:00

ми вже сказали температура це фізична

play12:03

величина яка характеризує стан теплової

play12:05

рівноваги в системі тіл А щоб ця теплова

play12:08

Рівновага була досягнена треба час тобто

play12:12

щоб термометр нагрівся від тіла людини

play12:15

потрібно цих 5 хвилин

play12:19

задача 5 що показує термометр

play12:23

температуру тіла чи температуру самого

play12:25

термометра

play12:27

термометр завжди показує свою власну

play12:30

температуру Отже вимірюючи температуру

play12:34

будь-якого тіла слід дочекатися стану

play12:37

теплової рівноваги між тілом і

play12:39

термометром

play12:42

Задача 6 розташуйте подані показники

play12:45

температури у порядку зростання

play12:50

Ну звичайно спочатку буде мінус 23

play12:53

градуси Цельсія найнижча температура

play12:56

далі -12 градусів Цельсія далі 0 далі 15

play13:03

і в кінці 21

play13:05

найвища температура в даному списку

play13:11

завдання 7 розташуйте подані показники

play13:14

температури у порядку спадання

play13:18

це робимо вже самостійно

play13:23

задача 8 уранці хлопчик виміряв

play13:26

температуру свого тіла і з'ясувалося що

play13:29

вона становить

play13:30

307,8 градусів Цельсія наскільки ця

play13:34

температура має зменшитися щоб лікар

play13:37

дозволив хлопчику йти до школи

play13:42

ми знаємо що нормальна температура тіла

play13:45

для людини це

play13:47

36,6° C а отже нам треба від

play13:52

37,8 -

play13:55

36,6 тоді ми дізнаємося наскільки

play14:00

порахуйте самостійно

play14:04

задача 9 ціна поділки ртутного

play14:08

термометра становить 0,5 градуса Цельсія

play14:11

а відстань між найближчими рисками на

play14:14

шкалі 1 мм

play14:16

на скільки зміниться довжина стовпчика

play14:19

ртуті термометри якщо температура

play14:21

підвищиться на 15 градусів Цельсія

play14:27

ми вже бачимо що якщо температура зросте

play14:30

на 1° C то в нас відстань збільшиться на

play14:34

2 мм тобто в два рази більше А якщо в

play14:38

нас температура підвищується на цілих 15

play14:40

значить в нас буде відстань в 15 раз

play14:44

більше тобто 2 множимо на 15 І в нас

play14:48

буде 30 мм що відповідає тромб

play14:52

сантиметрам

play14:57

на наступні питання відповідаємо

play14:59

самостійно вони дозволять Вам зробити

play15:02

самоперевірку

play15:05

Та пересвідчитися що ви чудово засвоїли

play15:08

подану тему

play15:11

інакше переглядаємо ще раз це відео і

play15:15

обов'язково читаємо параграф домашнє

play15:18

завдання опрацювати параграф 1 виконати

play15:22

вправу номер один завдання з першого по

play15:27

п'яте

play15:30

Дякую за увагу До зустрічі

Rate This

5.0 / 5 (0 votes)

Ähnliche Tags
Thermal ScienceHeat TransferTemperature MeasurementPhysics LessonThermal EquilibriumGalilean ThermometerCelsius ScaleKelvin ScaleLiquid ThermometerPhysical Properties
Benötigen Sie eine Zusammenfassung auf Englisch?