Номер 3.26, страница 11 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 3. Молекулы и атомы. Движение молекул. Глава 1. Начальные сведения о физических понятиях - номер 3.26, страница 11.

3.26 [55] Зачем на точных измерительных инструментах указывается температура (обычно $20^\circ \text{C}$)?

На точных измерительных инструментах указывается температура (стандартно 20 °C) из-за фундаментального физического явления — теплового расширения. Суть этого явления в том, что размеры и форма физических тел зависят от их температуры.

При нагревании большинство материалов расширяются, а при охлаждении — сжимаются. Это изменение линейных размеров для твердых тел, из которых и сделаны инструменты, можно описать формулой: $ΔL = α \cdot L_0 \cdot ΔT$
где $ΔL$ — это изменение длины, $L_0$ — начальная длина, $α$ — коэффициент линейного теплового расширения материала, а $ΔT$ — изменение температуры.

Так как измерительный инструмент (например, штангенциркуль или микрометр) сам является физическим объектом, его размеры, а значит и нанесенная на него шкала, изменяются при колебаниях температуры. Для высокоточных приборов даже незначительное изменение температуры может привести к заметной погрешности измерения. Например, если стальной эталон длины в 1 метр откалиброван при 20 °C, то при повышении температуры до 30 °C его длина увеличится примерно на 0,12 мм (для стали $α \approx 12 \cdot 10^{-6} \text{ К}^{-1}$). Эта величина может быть критичной в машиностроении, оптике и других точных производствах.

Поэтому производитель указывает референтную (или нормальную) температуру, при которой была произведена калибровка инструмента и при которой его показания являются верными. Международным стандартом для таких измерений принята температура 20 °C (что соответствует 293,15 К). Эта температура выбрана как стандарт, потому что является типичной и легко поддерживаемой комнатной температурой в лабораториях и на производстве.

Таким образом, указание температуры на инструменте необходимо, чтобы:
1. Информировать пользователя, при каких условиях измерения будут наиболее точными.
2. Дать возможность рассчитать и внести поправку в результат, если измерение проводится при температуре, отличающейся от стандартной. Это обеспечивает сопоставимость и воспроизводимость результатов измерений, выполненных в разное время и в разных местах.

Ответ: Температура на точных измерительных инструментах указывается, потому что их размеры и, следовательно, точность их шкалы зависят от температуры из-за явления теплового расширения. Указанная температура (обычно 20 °C) является стандартной температурой, при которой инструмент был откалиброван и его показания считаются точными. Это позволяет проводить измерения в контролируемых условиях или вносить необходимые поправки для обеспечения высокой точности и сопоставимости результатов.