Номер 3.14, страница 16 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 3. Домашние экспериментальные задания - номер 3.14, страница 16.

Условие.

3.14. Рассмотрите устройство медицинского термометра. Объясните принцип его действия. Определите верхний и нижний пределы измерения температуры, цену деления. Измерьте температуру собственного тела, вначале зажав термометр между пальцами руки на 2–3 мин, а затем под мышкой на такое же время. Сравните показания термометра в первом и втором случае.

Решение.

Устройство и принцип действия медицинского термометра

Классический медицинский ртутный термометр представляет собой запаянную стеклянную трубку с тонкой капиллярной трубкой внутри. В нижней части термометра находится резервуар, заполненный ртутью. Вдоль капилляра нанесена шкала с делениями, показывающими температуру в градусах Цельсия ($°C$). Ключевой особенностью конструкции является наличие сужения в капиллярной трубке сразу над резервуаром.

Принцип действия термометра основан на физическом явлении теплового расширения жидкостей. При контакте с телом человека ртуть в резервуаре нагревается и, расширяясь, поднимается по капилляру. Сужение позволяет ртутному столбику легко проходить вверх при нагревании, но препятствует его обратному движению при охлаждении. Таким образом, термометр фиксирует максимальное значение температуры, которое можно считать после извлечения. Для сброса показаний термометр необходимо встряхнуть, чтобы ртуть силой инерции преодолела сужение и вернулась в резервуар.

Ответ: Принцип действия медицинского термометра основан на тепловом расширении ртути при нагревании. Конструктивная особенность в виде сужения капилляра позволяет фиксировать максимальное значение температуры.

Определение пределов измерения и цены деления

Шкала стандартного медицинского термометра предназначена для измерения температуры человеческого тела, поэтому ее диапазон ограничен. Нижний предел измерения обычно составляет 35°C, а верхний предел – 42°C. Для определения цены деления шкалы необходимо выбрать два соседних оцифрованных штриха, например, 37°C и 38°C. Разница температур между ними составляет $38°C - 37°C = 1°C$. Затем нужно подсчитать количество малых делений (промежутков) между этими штрихами. Обычно их 10. Цена деления ($Ц$) вычисляется по формуле:

$Ц = \frac{\text{Разность значений двух соседних штрихов}}{\text{Количество делений между ними}} = \frac{38°C - 37°C}{10} = 0,1°C$

Ответ: Верхний предел измерения – 42°C, нижний предел – 35°C. Цена деления шкалы – 0,1°C.

Измерение температуры и сравнение показаний

Этот пункт представляет собой практический эксперимент, результаты которого будут следующими:

1. Измерение между пальцами руки. Температура кожи на пальцах значительно ниже внутренней температуры тела, так как руки активно контактируют с окружающей средой и отдают тепло. После измерения в течение 2–3 минут показания термометра будут относительно низкими, например, в диапазоне 30–34°C.

2. Измерение под мышкой. Подмышечная впадина является закрытым пространством, где температура близка к внутренней температуре тела. Нормальная температура тела человека при аксиллярном (подмышечном) измерении составляет около 36,6°C. Показания термометра после 2–3 минут будут близки к этому значению.

При сравнении результатов можно сделать вывод, что показания термометра при измерении под мышкой будут значительно выше, чем при измерении между пальцами. Это объясняется тем, что температура в подмышечной впадине лучше отражает внутреннюю температуру организма, в то время как температура поверхности кожи на пальцах сильно зависит от внешних условий.

Ответ: Температура, измеренная под мышкой (около 36,6°C), будет выше температуры, измеренной между пальцами (около 30–34°C).