Hőtan. 2. Miért didergünk? A hőmérséklet mérése, hőmérsékleti skálák. De sok érdekes kérdés van, amire nem tudok még válaszolni!



Hasonló dokumentumok
ÁLTALÁNOS METEOROLÓGIA 2. METEOROLÓGIAI MÉRSÉSEK MÉRÉSEK ÉS ÉS MEGFIGYELÉSEK

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése

A hőmérséklet az anyagok egyik fizikai jellemzője, állapothatározó.

100 o C víz forrása 212 o F 0 o C víz olvadása 32 o F T F = 9/5 T C Példák: 37 o C (láz) = 98,6 o F 40 o C = 40 o F 20 o C = 68 o F

(2006. október) Megoldás:

Hőtágulás - szilárd és folyékony anyagoknál

FIZIKA II. 2. ZÁRTHELYI DOLGOZAT A MŰSZAKI INFORMATIKA SZAK

Hőtan ( első rész ) Hőmérséklet, szilárd tárgyak és folyadékok hőtágulása, gázok állapotjelzői

Ideális gáz és reális gázok

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Kutatói pályára felkészítő akadémiai ismeretek modul

Szakmai fizika Gázos feladatok

Bor Pál Fizikaverseny tanév 8. évfolyam I. forduló Név: Név:... Iskola... Tanárod neve:...

Légköri termodinamika

A hőmérséklet mérése

Hőtan I. főtétele tesztek

Mivel foglalkozik a hőtan?

SZÁMÍTÁSOS FELADATOK

Hőtan 2. feladatok és megoldások

Hőmérsékletmérés. Hőmérsékletmérés. TGBL1116 Meteorológiai műszerek. Hőmérő test követelményei. Hőmérő test követelményei

Feladatlap X. osztály

TestLine - Fizika hőjelenségek Minta feladatsor

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

Termodinamika. Belső energia

A kézi hőkamera használata összeállította: Giliczéné László Kókai Mária lektorálta: Dr. Laczkó Gábor

X. TOLLFORGATÓ TEHETSÉGKUTATÓ VERSENY FIZIKA - KÉMIA 7-8. OSZTÁLY

Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

MUNKAANYAG. Szabó László. Hogyan kell U csöves manométerrel nyomást mérni? A követelménymodul megnevezése: Fluidumszállítás

Termodinamika (Hőtan)

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből november 28. Hővezetés, hőterjedés sugárzással. Ideális gázok állapotegyenlete


FIZIKA. Ma igazán belemelegszünk! (hőtan) Dr. Seres István

Halmazállapot-változások

A hımérséklet a levegı fizikai állapotának egyik alapvetı termodinamikai jellemzıje. Mérését a következı körülmények teszik lehetıvé: A testek

Hevesy György Kémiaverseny. 8. osztály. megyei döntő 2003.

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

A Föld helye a Világegyetemben. A Naprendszer

ÁLTALÁNOS METEOROLÓGIA

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

Hőtan ( első rész ) Hőmérséklet, hőmennyiség, fajhő, égéshő, belső energia, hőtan I. és II. főtétele, hőterjedés, hőtágulás Hőmérséklet Az anyagok

A hőtan fő törvényei, fő tételei I. főtétel A tárgyak, testek belső energiáját két módon lehet változtatni: Termikus kölcsönhatással (hőátadás, vagy

3. Gyakorlat Áramlástani feladatok és megoldásuk

A következő keresztrejtvény minden helyes megoldása 1-1 pontot ér. A megfejtés + 1 pont. Így összesen 15 pontot szerezhetsz a megfejtésért.

2011/2012 tavaszi félév 2. óra. Tananyag:

Hőmérséklet mérése. Sarkadi Tamás

Megfigyelések időpontjai. TGBL1116 Meteorológiai műszerek

FÖL(D)PÖRGETŐK TERMÉSZETTUDOMÁNYOS HÁZI CSAPATVERSENY 2015/ FORDULÓ Téma: Tűz 5 6. évfolyam

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

A szilárd testek alakja és térfogata észrevehetően csak nagy erő hatására változik meg. A testekben a részecskék egymáshoz közel vannak, kristályos

1. feladat Alkalmazzuk a mólhő meghatározását egy gázra. Izoterm és adiabatikus átalakulásokra a következőt kapjuk:

Sugárzásos hőtranszport

V É R Z K A S A Y E N P

Az anyagok lehetséges állapotai, a fizikai körülményektől (nyomás, hőmérséklet) függően. Az anyagokat általában a normál körülmények között jellemző

Elektronikus fekete doboz vizsgálata

1. feladat Összesen: 15 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont

11. Melyik egyenlőség helyes? a) 362 K = 93 o C b) 288 K = 13 o C c) 249 K = - 26 o C d) 329 K = 56 o C

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

Bor Pál Fizikaverseny tanév 7. évfolyam I. forduló Név: Név:... Iskola... Tanárod neve:...

Fizika minta feladatsor

Kaméleonok hőháztartása. Hősugárzás. A fizikában három különböző hőszállítási módot különböztetünk meg: Hővezetés, hőátadás és a hősugárzás.

ÁLTALÁNOS METEOROLÓGIA 2. METEOROLÓGIAI MÉRSÉSEK MÉRÉSEK ÉS ÉS MEGFIGYELÉSEK

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Neved: Iskolád neve: Iskolád címe:

Milyen színűek a csillagok?

Nemzetközi Mértékegységrendszer

Tájékoztató. a Tiszán tavaszán várható lefolyási viszonyokról

Folyadékok és gázok áramlása

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Klíma téma. Gyermek (pályázó) neve:... Gyermek életkora:... Gyermek iskolája, osztálya:... Szülő vagy pedagógus címe:...

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Fogalma. bar - ban is kifejezhetjük (1 bar = 10 5 Pa 1 atm.). A barométereket millibar (mb) beosztású skálával kell ellátni.

KÍSÉRLETEK HŐVEL ÉS HŐMÉRSÉKLETTEL KAPCSOLATBAN

1.1 Hasonlítsa össze a valós ill. ideális folyadékokat legfontosabb sajátosságaik alapján!

Gáztörvények tesztek

Gáztörvények tesztek. 2. Azonos fajtájú ideális gáz különböző mennyiségei töltenek ki két hőszigetelt tartályt. Az egyik

XY_TANULÓ FELADATSOR 8. ÉVFOLYAM MATEMATIKA

Érettségi témakörök fizikából őszi vizsgaidőszak

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

Termodinamika. 1. rész

FÖL(D)PÖRGETŐK TERMÉSZETTUDOMÁNYOS HÁZI CSAPATVERSENY 2015/ FORDULÓ Téma: Tűz 7 8. évfolyam

Folyadékok és gázok mechanikája

FIZIKA SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI ÉS MÉRÉSEI

Tájékoztató. a Tiszán tavaszán várható lefolyási viszonyokról

11. Melyik egyenlőség helyes? a) 362 K = 93 o C b) 288 K = 13 o C c) 249 K = - 26 o C d) 329 K = 56 o C

ELLENÁLLÁSOK HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE. Az ellenállások, de általában minden villamos vezetőanyag fajlagos ellenállása 20 o

TERMIKUS KÖLCSÖNHATÁSOK

Nyomás. Az az erő, amelyikkel az egyik test, tárgy nyomja a másikat, nyomóerőnek nevezzük. Jele: F ny

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória. J 0,063 kg kg + m 3

Vegyületek - vegyületmolekulák

Tájékoztató. a Dunán tavaszán várható lefolyási viszonyokról. 1. Az ősz és a tél folyamán a vízgyűjtőre hullott csapadék

Bor Pál Fizikaverseny 2016/17. tanév DÖNTŐ április évfolyam. Versenyző neve:...

3. Mérőeszközök és segédberendezések

Bor Pál Fizikaverseny, középdöntő 2012/2013. tanév, 8. osztály

Melyik több? Egy szekrény súlya vagy egy papírlap tömege?

Bevezető Kedves Negyedik Osztályos Tanuló!

Átírás:

2. Miért didergünk? A hőmérséklet mérése, hőmérsékleti skálák A fizikatörténet az első hőmérő elkészítését Galileo Galilei nevéhez (1564 1642) kapcsolja. ánk maradt irataiban ugyan nem található erről semmi Galilei nem igazán tartotta fontosnak, hogy dokumentálja eredményeit, de tanítványai állításai szerint 1592-ben készült el az első Galilei-hőmérő. A hőmérő készítésére ő is a gázok térfogatváltozását használta fel. Ez a még kezdetleges léghőmérő, valójában termoszkóp (a szkóp görög szó, jelentése: nézni) egy üveggömbből kinyúló üvegcső volt. Az eszközben a bezárt levegőt a külső levegőtől egy vízcsepp választotta el. Az eszköz elég érzékeny volt ahhoz, hogy jelezze a hőmérséklet-változást. 2.1. Bizonyos kémiai anyagok a hőmérséklet-változásra színváltozással reagálnak. Ilyen anyagot tartalmaz ez az eredetileg színtelen szívószál is 0 100 2.2. A elsius-skála alappontjai 2.3. A sörösüvegen a termokolor címke színváltozással jelzi a fogyasztásra legalkalmasabb hőmérsékletet De sok érdekes kérdés van, amire nem tudok még válaszolni! Amikor fázunk, miért fázunk? Mekkora a hőmérséklet? Mit mér a hőmérő? Miért nem indul hidegben az autó motorja? Hogyan állítják elő a cseppfolyós nitrogént? Honnan van a Nap melege? Ezekre a kérdésekre is a hőtan adja meg a választ. A hőtan tudománya nem létezik mérés nélkül. Tudománnyá válásában a hőmérő felfedezésének és megszerkesztésének döntő jelentősége volt. A hőmérséklet mérését az a mindennapi tapasztalat teszi lehetővé, hogy a különböző hőmérsékletű, egymással érintkező testek hőmérséklete egy idő után kiegyenlítődik. A hőmérők működésének alapja az, hogy az anyagok valamely tulajdonsága (pl. hosszúsága, térfogata) változik a hőmérséklettel. A hőmérő készítéséhez jól reprodukálható alappontok rögzítése is szükséges. Az alappontok rögzítése olyan fizikai jelenségek alapján történhet, amelyek mindig ugyanazon a hőmérsékleten játszódnak le. Ezért választható alappontnak a tiszta anyagok adott nyomás melletti olvadás- és forráspontja. A hossz- és térfogatváltozás mellett az anyagok sok más tulajdonsága is változik a hőmérséklettel, így a fémek és a félvezetők elektromos ellenállása, az állandó térfogatú gázok nyomása és bizonyos vegyületek színe. Ezek is felhasználhatók a hőmérséklet mérésére. Ezt használják ki az ellenállás-hőmérőkben és a termisztorokban, a gázhőmérőkben, illetve az ún. termokolor festékekben. 16

Ma a 2.4. ábrán látható, a folyadék sűrűségének hőmérsékletfüggésén ala puló látványos kiállítású hőmérő őrzi Galilei nevét. Az aktuális hőmérsékletet a folyadékban éppen lebegő színes gömb fémcímkéjéről lehet leolvasni. A XVIII. században egymástól függetlenül ahrenheit (kiejtése: fárenhejt), éaumur (kiejtése: réomür) és elsius alkotta meg azokat a hőmérőket, amelyek a mai napig használatosak. Külföldi utazásokon gyakran szembesülhetünk számunkra szokatlan hőmérsékleti skálával. Ismerkedjünk meg ezekkel! A lengyel születésű Gabriel Daniel ahrenheit (1686 1736) az 1706-os évtől készített alkohollal töltött üveghőmérőket, amelyekkel viszonylag pontosan lehetett hőmérsékletet mérni. A ahrenheit-skála alappontja az általa elkészített, vízből, jégből és szalmiáksóból álló keverék hőmérséklete légköri nyomáson. Mivel ahrenheit úgy gondolta, hogy ennél alacsonyabb hőmérséklet nincs, ezért ezt nevezte nullának. első pontként saját testének hőmérsékletét választotta. A két határpont távolságát 100 egyenlő részre osztotta. Ezen a skálán a víz fagyáspontját 32, forráspontját 212 jelöli. A ahrenheit-fok átszámítása elsius-fokra: 32 =. 18, A ahrenheit-skála az angolszász országokban a mai napig használatban van. ené Antoine erchault de éaumur (1683 1757) francia fizikus és zoológus hőmérsékleti skáláján (1730), amelyet ma is használnak ranciaországban, az egyik alappont a jég légköri nyomás melletti olvadáspontja volt, a másik ugyanezen nyomáson a víz forráspontja. Beosztásán a víz forráspontját tulajdonképpen véletlenül választotta nyolcvan foknak. A éaumur-fok átszámítása elsiusfokra: =. 08, A tízes rendszerű elsius-skálát Anders elsius (1701 1744) svéd csillagász javaslatára 1742-ben vezették be. elsius eredeti hőmérsékleti skáláján, amelynek alappontjait a jég olvadásának és a víz forrásának hőmérsékletére alapozta, először 100 fok jelölte a jég olvadáspontját és 0 fok a víz forráspontját. Halála után tanítványa javaslatára fordították meg úgy, ahogy ma is használjuk. elsius alkalmazott először higanyt a hőmérőben. Magyarországon elsius hőmérőtípusa terjedt el. Bár a kereskedelmi forgalomban a fenti hőmérőkkel találkozhatunk, mégsem az eddig említett hőmérsékleti skálák adják a hőmérséklet nemzetközi egységét. Az SI-ben 1960 óta a hőmérséklet egysége a kelvin (1 K), a névadó lord Kelvin tiszteletére. 2.4. Galilei-hőmérő 2.5. Anders elsius (1701 1744) 2.6. Hőmérő elsius- és ahrenheit-fokos skálával 17

2.7. Lord William Thomson Kelvin (1824 1907) a öldön mért legmagasabb hômérséklet (Szahara, 57 ) a öldön mért legalacsonyabb hômérséklet (Antartktisz, 89 ) 7 000 000 a Nap belseje 6 000 a Nap felszíne 1 400 Bunsen-égô 1 200 1 000 izzó vas 800 600 400 egy autó motorblokkja 200 57 89 200 a levegô cseppfolyóssá válik 273,15, a legalacsonyabb hômérséklet 2.9. A környezetünkben levő testek hőmérséklete széles határok között változhat A Kelvin-skála fokbeosztása megegyezik a elsius-skáláéval, de az alappontokhoz más számokat rendel. Így légköri nyomáson a jég olvadáspontját 273,15 K, a víz forráspontját 373,15 K jelöli. A kelvinben mért hőmérsékletet, hogy megkülönböztethessük a elsius-fokban mért hőmérséklettől, nagy T betűvel jelöljük. Megjegyezzük, hogy sokszor a használt hőmérsékleti skáláktól függetlenül is nagy T betűvel jelöljük a hőmérsékletet. Lord William Thomson Kelvin (1824 1907) ír származású fizikus 1848-ban adta ki azt a nagyszabású munkát, amelyben bevezette az abszolút hőmérsékleti skálát. Az abszolút hőmérsékleti, vagy Kelvin-skálán nincsenek negatív hőmérsékletek. Az abszolút hőmérsékleti skála nullapontja, az abszolút nulla fok az elvileg elérhető legalacsonyabb hőmérséklet, ez mínusz 273,15. Kelvin (K) elsius-fok ( ) ahrenheitfok ( ) éaumurfok ( ) Abszolút nulla fok 0 273,15 459,67 218,52 A víz fagyáspontja 10 5 Pa nyomáson 273,15 0 32 0 A víz forráspontja 10 5 Pa nyomáson 373,15 100 212 80 2.8. Hőmérsékleti skálák és alappontok Természetes és fontos, hogy tudd: Az ember testhőmérsékletét több helyen szokás mérni, például a szájüregben, ott a normál érték 36,8. 37-37,7 között hőemelkedésünk, 37,7 felett lázunk van. Ha az emberi szervezet 25-30 fokra tartósan lehűl, vagy 41 fokra felmelegszik, életveszélybe kerül. Az abszolút nulla fok a tudomány mai állása szerint elérhetetlen, a tudósok napjainkig nanokelvinre (1 nk = 10 9 K) tudták megközelíteni. A Nap felszíni hőmérséklete kb. 6000, belsejében, ahol a termonukleáris fúzió, azaz a hidrogén héliummá alakulása végbemegy, a hőmérséklet 7 millió körül van. A számítógépeket és a mobiltelefonokat 20 és +60 között tesztelik, és csak ezen a hőmérséklet-tartományon belül tarthatók biztonságosan. A genfi székhelyű Európai Nukleáris Kutatóközpontban 2008. szeptember 10-én állt üzembe a Large Hadron ollider (LH) részecskegyorsító. A világon egyedülálló méreteivel 27 km hosszú detektorai több emelet magasak, egyenként Eiffel-to rony tömegűek az abszolút nulla fokhoz közeli hőmérsékleten működik. Az itt folyó alapkutatások többek között arra keresik a választ, hogy hogyan keletkezett a világegyetem. 18

A hőmérséklet az SI egyik alapmennyisége. A hőmérséklet SI egysége az 1 K (kelvin). A gyakorlatban alkalmazott hőmérőink elsius-fok beosztásúak. A Kelvin- és a elsius-skála hőmérsékletértékei közötti átszámítás: T (K) = t ( ) + 273,15 Egy amerikai és egy francia turista sétálgat a városban. A tikkasztó melegben rettentően izzadnak, és nézik a tér közepén álló digitális hőmérőt, amely elsius-fokban mutatja a hőmérsékletet, 40 fokot mutat. Az amerikai nem érti, miért van melege, a francia büszke, hogy milyen jól bírja... Hány ahrenheit- és hány éaumur-foknak felel meg a 40? Megoldás: 32 a) Ismerve a skálák közötti átváltást: =, 18, az egyenletből fejezzük ki a hőmérsékletet ahrenheit-fokban: 18, + 32= = 1, 8 40 + 32 = 104. b) Mint ismert: =. Az egyenletből fejezzük ki a hőmérsékletet 08, eaumur-fokban: t = 0, 8 40 = 32. Tehát a 40 egyenlő 104 -kal és 32 -kal. 1. Készíts egymás mellé (alá) rajzolt számegyenesek segítségével hőmérsékleti skálákat! Az alappontok legyenek egy vonalban! 2. Tájékozódj az internetről a világvárosok napi átlaghőmérsékletéről! igyeld meg, milyen hőmérsékleti skálát használnak! 3. Keress magyarországi negatív és pozitív időjárási hőmérsékleti rekordokat! 4. Nézd meg a NN meteorológiai előrejelzését (weather forecast), és figyeld meg, milyen mértékegységet használnak a hőmérséklet jelölésére! 5. Keress internetforrást, amelyből megtudod, hogyan működik a 2.4. ábrán látható, Galilei nevét viselő hőmérő! 6. A repülőgépeken a külső levegő hőmérsékletét elsius- és ahrenheit-fokban is közlik az utasokkal. Számold ki a 2.12. táblázat hiányzó értékeit! Ne csak nézd! Hány a 40 és a 40? 2.10. A negyven fok hideg és meleg is lehet?! troposzféra sztratoszféra 2 55 55 36 12 ózonréteg Mont Blanc Mont Everest 40 km 30 km 20 km 10 km 2.11. A földi légkör hőmérséklettartományai Magasság (m) Sebesség km h Hőmérséklet ( ) ( ) 7772 848 42 8686 851 46 9448 829 55 10058 831 56 10668 822 59 2.12. A repülőgépeken informálnak a repülési magasságról, a gép sebességéről és a külső levegő hőmérsékletéről 19

34,3 30,7 27,2 23,6 20,1 2.13. A képen egy dohányos ember keze látható. A hőtérkép jól mutatja, hogy a kis- és gyűrűsujjon a rosszabb vérkeringés miatt a kéz hidegebb lázmérő gömb cső levegő víz NAP beosztás víztartály 2.14. Az első lázmérőt Santorius készítette 7. Az égő gyufa hőmérséklete kb. 550. Számítsd át a hőmérsékletet kelvinre, ahrenheit- és eaumur-fokra! 8. Melyik hőmérséklet-különbség nagyobb: 10 K, 10, 10, 10? 9. Lázas volt-e ahrenheit, mikor 100 volt a hőmérséklete? 10. Elemezd a 2.13. ábrán látható hőtérképet! Állapítsd meg a színkód alapján, milyen hőmérsékletűek a kéz különböző pontjai! 11. Az egyik első lázmérőt az olasz Santorius orvos készítette 1630 körül, lásd a 2.14. ábrát. A gumicső kétharmad részéig vízzel volt töltve. Az orvos előbb a saját szájába vette a gömböt, és megfigyelte, hogy milyen magasan van a csőben a folyadék. Aztán a páciensek szájába tette a gömböt, és ott is megnézte a folyadékszintet. Hogyan tudta ezen a módon megállapítani, hogy lázas-e a páciens? 12. Készítsünk hőmérőt! Vegyünk egy vékony üvegcsőben (kapillárisban) végződő üvegedényt! Töltsünk bele annyi vizet, hogy az az üvegcsőben láthatóan felemelkedjen! Tegyük az edényt olvadó jég- -víz keverékbe, jelöljük meg a víz szintjét! Majd tegyük ismert hőmérsékletű meleg vízbe, és újra jelöljük meg a vízszintet! A távolságot osszuk annyi egyenlő részre, amennyi a meleg víz hőmérséklete volt! A beosztást az alappontokon túl is folytassuk! Az így elkészített hőmérővel mérjük meg egy kellemesen hideg üdítőital hőmérsékletét! 13. Melyik az az anyag, amely elsősorban felelős az üvegházhatásért? Sorolj fel olyan emberi tevékenységeket, amelyek az utóbbi időben rohamosan növelik ennek a gáznak a mennyiségét a öldön! 2.15. Az üvegházhatás* miatt a öld átlaghőmérséklete a vizsgálatok szerint 1-5 -kal növekszik 1990-2100 között. A öld klímaváltozásával 1988 óta egy külön nemzetközi szervezet (IP) foglalkozik. IP: Intergovernmental Panel on limate hange A napsugárzás az atmoszférán keresztül a öldre jut. ATMOSZÉA A hô (infravörös) sugarak nagy része a öldrôl a világûrbe jut. A sugárzás legnagyobb része elnyelôdik és melegíti a öldet. ÖLD A öld hôsugarakat bocsát ki, ezek egy része a légköri szennyezô anyagokban elnyelôdik. Ezek a szennyezô anyagok az elnyelt energiának kb. a felét visszasugározzák a öldre. Ez károsan melegíti a felszínt és a felszínközeli légrétegeket. (üvegházhatás) 20