x
Učitavanje

4.3 Mjerenje temperature

Europska unija, Zajedno do fondova EU
Sadržaj jedinice
Povećanje slova
Smanjenje slova
Početna veličina slova Početna veličina slova
Visoki kontrast
a Promjena slova
  • Verdana
  • Georgia
  • Dyslexic
  • Početni
Upute za korištenje

Na početku...

Djevojčica leži u krevetu u krevetu i mjeri temperaturu.

Zašto djevojčica mjeri temperaturu? Jeste li mjerili temperaturu vlastitog tijela? Čime ste ju izmjerili?

Kako mjerimo temperaturu?

Temperaturu mjerimo termometrom.

Živin termometar.

Živin termometar pogodan je za mjerenje temperature zbog pravilnog toplinskog širenja. Živa brzo poprima ravnotežnu temperaturu s tijelom s kojim je u dodiru pri mjerenju temperature. Živin termometar sastoji se od uske zatvorene staklene cjevčice koja je na jednom kraju (na dnu) proširena u obliku čašice gdje je smještena živa. Cijev je na drugom kraju zatvorena te iznad žive nema zraka.

VAŽNO UPOZORENJE: Živa je vrlo otrovna i nikad nemojte koristiti živin termometar bez nadzora! U slučaju da se termometar razbije i živa iscuri, odmah napustite prostoriju (jer su i živine pare otrovne) i obavijestite roditelje ili nastavnika o tome što se dogodilo! Zbog te opasnosti živini termometri se sve manje koriste u kućanstvima i više se uopće ne koriste u osnovnim školama.

Kada mjerimo temperaturu termometrom, živa se zagrijava i ispunjava cjevčicu dok ne poprimi ravnotežnu temperaturu s tijelom. Temperatura žive jednaka je temperaturi tijela s kojim je termometar u dodiru jer toplina prelazi s toplijeg tijela na hladnije tijelo.

Toplinsko rastezanje žive i vode. Živa se rasteže pravilno, dok voda  ne, zato je živa i pogodna za upotrebu u termometrima.

Ilustracija prikazuje toplinsko rastezanje žive u odnosu na toplinsko rastezanje vode.

Živinim termometrom ne možemo mjeriti temperature niže od - 39 ° C jer živa na toj temperaturi očvrsne, a ne možemo mjeriti ni izrazito visoke temperature jer živa vrije na 257 ° C .

Zanimljivost

Termometar se sužava na prijelazu iz čašice sa živom u cjevčicu. Kada se živa zagrijava, povećava joj se obujam te prodire u cjevčicu kroz suženje, ali se ne može vratiti kada se ohladi. Zbog toga možemo očitati svoju temperaturu. Da bismo živu vratili i mogli ponovno mjeriti temperaturu, potrebno ju je malo protresti.

Živinim termometrom potrebno je oprezno rukovati da se ne razbije i da se živa iz njega ne razlije zbog otrovnih živinih para koje djeluju na živčani sustav.

Kutak za znatiželjne

Živin termometar kojim mjerimo temperaturu ljudskog tijela ima skalu podijeljenu od 35 ° C do 42 ° C , a svaki je stupanj podijeljen na deset dijelova. Njega zovemo medicinski termometar. Zašto?

Normalna tjelesna temperatura čovjeka iznosi između 36 ° C i 37 ° C . Povišena tjelesna temperatura čovjeka u slučaju bolesti iznosi između 38 ° C i 40 ° C. U slučajevima temperatura viših od 42 ° C nastupa gotovo sigurna smrt, kao i u slučaju temperatura nižih od 35 ° C.  


Alkoholni termometar.
„Laboratory thermometer-01“ , autor fotografije Lilly_M (u suradnji sa školom fotografije Fotoedukacja, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Laboratory_thermometer-01.jpg, GNU Free Documentation License, CC BY-SA 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic , 1.0 Generic. Fotografija je umanjena i rezana (GNU Free Documentation License, CC BY-SA 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic , 1.0 Generic).

Alkoholni termometar pogodan je za mjerenje nižih temperatura jer se alkohol ledi na - 115 ° C . Sastoji se od malog spremnika s alkoholom u kojemu se alkohol prilikom zagrijavanja širi kroz cjevčicu. Uz cjevčicu je ucrtana skala s vrijednostima temperature.

Kako ispravno mjeriti termometrom?

Temperaturu ispravno očitavamo ako je oko u okomitom  položaju u odnosu na mjernu ljestvicu.

Kada očitavamo temperaturu na termometru, potrebno je pripaziti na položaj oka.


36,7 ° C


Zanimljivost

Maksimalni i minimalni termometar
„charade #142 answer“ , autor fotografije Andy / Andrew Fogg, https://www.flickr.com/photos/ndrwfgg/503854242/in/photolist-5kMM1V-cRusGE-8hEd2Z-Lwoj7, CC BY 2.0. Fotografija je smanjena i rezana (CC BY 2.0).

U meteorologiji se za mjerenje temperature zraka koriste maksimalni i minimalni termometar.

Maksimalni termometar živin je termometar koji radi na principu kao i medicinski termometar. Njime se mjeri maksimalna dnevna temperatura. Svakodnevno meteorološki motritelji bilježe maksimalnu temperaturu dostignutu tijekom tog dana. Nakon 24 sata stresu termometar te razina maksimalne temperature opadne i ponavlja se mjerenje.

Minimalni termometar alkoholni je termometar kojim se mjeri minimalna dnevna temperatura. U alkoholu u cjevčici nalazi se mali metalni pokazivač koji površina alkohola povlači za sobom kada se temperatura spušta. Kada temperatura raste, alkohol se širi i prolazi kroz metalni pokazivač jer je napravljen tako da tekućina prolazi pokraj njega. Metalni pokazivač ostaje na mjestu koje odgovara najnižoj temperaturi. Meteorološki motritelj nakon očitanja minimalne temperature nagne termometar te metalni pokazivač otkliže do površine alkohola u cjevčici.

Digitalni termometar.

Digitalni termometar

radi na principu promjene električnog otpora metala pri promjeni temperature. Koristan je za mjerenje širokog raspona temperatura od - 200   ° C do 1 000   ° C , kao i za mjerenje malih temperaturnih promjena.


Celzijeva temperaturna ljestvica

Zanimljivost

Anders Celsius

Anders Celsius (1701.-1744.) švedski je astronom i fizičar iz 18. stoljeća. Proučavao je polarnu svjetlost i povezao ju sa Zemljinim magnetskim poljem. Njegov je najveći doprinos znanosti temperaturna ljestvica temeljena na ledištu i vrelištu vode.

Švedski astronom Celsius podijelio je razmak između položaja žive na temperaturi ledišta i vrelišta vode na stotinu jednakih dijelova. Odredio je razinu žive u cjevčici kada se termometar nalazi u smjesi leda i vode i taj položaj odgovara ledištu vode. Nakon toga, drugi je položaj odredio kada je cjevčicu sa živom stavio nad površinu vode koja vrije. Taj položaj odgovara vrelištu vode. Ta dva položaja odabrao je kao temelje za izradu ljestvice jer ih je mogao dugo održati stalnima. Podijelio je udaljenost između tih dvaju položaja na stotinu jednakih dijelova te se po njemu stoti dio ovog razmaka naziva 1 Celzijev stupanj ( 1 ° C ).

Ova mjerna ljestvica naziva se Celzijeva temperaturna ljestvica. Stupnjevi se nastavljaju iznad vrelišta i ispod ledišta vode gdje imaju negativni predznak.

Celzijev stupanj ( ° C ) mjerna je jedinica temperature koja se najčešće koristi u medicini, meteorologiji i svakodnevnom životu. Kada temperaturu iskazujemo u Celzijevim stupnjevima, označavamo ju oznakom t .

Npr. t = 30 ° C

Kelvinova temperaturna ljestvica

Zanimljivost

William Thompson (Lord Kelvin)

William Thomson (1824.-1907.), poznat i kao lord Kelvin, škotski je matematičar i fizičar. Za svoja je znanstvena dostignuća dobio titulu lorda Kelvina. Najpoznatiji je po uvođenju ljestvice apsolutne temperature, koju zovemo prema njemu. Ljestvicu je predložio 1848. godine, a osnovna joj je prednost što je neovisna o fizičkim svojstvima bilo koje tvari.

Kelvinova temperaturna ljestvica započinje na temperaturi apsolutne nule, na kojoj zamišljamo da prestaje sve gibanje molekula. Temperaturni stupanj Kelvinove ljestvice naziva se kelvin i označavamo ga s K , a temperaturu iskazanu u kelvinima oznakom T .

Npr. T = 303 K

Apsolutnoj nuli odgovara temperatura od - 273 ° C .

0 K = - 273 ° C

Razlika susjednih stupnjeva Kelvinove ljestvice jednaka je razlici susjednih stupnjeva kod Celzijeve ljestvice i zbog toga je preračunavanje iz jedne ljestvice u drugu jednostavno.

Temperaturu u kelvinima označavamo oznakom T , a temperaturu u Celzijevim stupnjevima označavamo oznakom t i vrijedi veza

T K = 273 + t ° C  

Kelvinova i Celzijeva temperaturna ljestvica

Odredimo temperaturu ledišta i vrelišta vode u kelvinima.

Ledište vode:

t 1 = 0 ° C,   T 1 = 273 K + 0 ° C = 273   K  

Vrelište vode:

t 2 = 100 ° C,   T 2 = 273 K + 100 ° C= 373 K  

  1. Preračunajmo mjerne jedinice temperature.

    Iskažite u Celzijevim stupnjevima:

    342 K = ° C

     

     

  2. 1 700 K=     ° C
  3. 25 K=   ° C  
  4. 5 000 K=     ° C  

     

     

  5. Iskažite u kelvinima:
    34 ° C= K  

     

     

  6. - 27 ° C= K
  7. 480 ° C= K
    null
    null
  8. - 4 ° C= K
    null
    null

Zadatak 1.

Očitajte temperature s termometara na slici:

Termometar pokazuje temperaturu u celzijevim stupnjevima.

Zadatak 2.

Očitavanje temperature na termometru.

t 1 = - 6 ° C

t 2 = 2 ° C

t 3 = 16 ° C

t 4 = 29 ° C  


Promjena temperature izražena različitim mjernim jedinicama je jednaka.

Ako se nekome tijelu temperatura povisila s 20 ° C na 32 ° C , tada je razlika temperature

Δ t = 32 ° C - 20 ° C= 12 ° C

Ako izrazimo tu temperaturu u kelvinima, onda se tijelu povisila temperatura s 293 K na 305 K . Tada je razlika temperature

Δ T = 305 K- 293 K= 12 K

Vrijedi da je Δ t = T Δ , odnosno promjene temperature su jednake.

Zadatak 3.

Temperatura zraka u Zadru iznosi 16 ° C , a temperatura u Osijeku iznosi - 2 ° C . Kolika je razlika temperature između Zadra i Osijeka iskazana u Celzijevim stupnjevima i kelvinima?

t z = 16 ° C, T z = 289 K

t o = - 2 ° C , T o = 271 K

Δ t = t z - t o = 16 ° C - ( - 2 ° C)= 16 ° C + 2 ° C = 18 ° C

Δ T = T z - T o = 289 K - 271 K = 18 K


Praktična vježba

Pomoću laboratorijskog alkoholnog termometra odredite temperaturu učionice i svoje vlastite ruke.

Izrazite temperature u kelvinima i odredite temperaturnu razliku.

Pripazite da rukom ne držite prošireni dio termometra, a pri očitavanju pazite da gledate okomito na mjernu ljestvicu.

Kutak za znatiželjne

Temperaturna ljestvica koja se danas često koristi u SAD-u zove se Fahrenheitova ljestvica. Tu je ljestvicu 1724. godine osmislio njemački fizičar Gabriel Fahrenheit. Stupnjeve izmjerene na Fahrenheitovoj termometarskoj ljestvici označavamo oznakom ° F .

Preračunavati Fahrenheitove stupnjeve u Celzijeve stupnjeve možemo pomoću izraza

t ( ° C ) = 5 9 · ( t ( ° F ) - 32 )  

Izračunajmo ledište vode u Fahrenheitovim stupnjevima.

t ( ° C ) = 5 9 · ( t ( ° F ) - 32 )

0 ° C = 5 9 · ( t - 32 ) / · 9

0 = 5 · ( t - 32 )

0 = 5 · t - 160

160   =   5 t  

t = 160 5

t = 32 ° F

Ledište vode je na 0 ° C , 273 K odnosno 32 ° F .  

Zanimljivost

Najniža temperatura zraka u Hrvatskoj izmjerena je 13. siječnja 2003. u Gračacu i iznosila je -34,6 °C .

Najviša temperatura zraka u Hrvatskoj izmjerena je 4. kolovoza 1981. u Pločama i iznosila je 42,8 °C .

Najniža izmjerena temperatura zraka na Zemlji izmjerena je u Wostoku na Antarktici -89,2 °C i to mjesto nosi titulu najhladnijeg mjesta na svijetu.

Najviša temperatura zraka na Zemlji izmjerena je u dolini smrti u Californiji 1913. godine i iznosila je 56,7 ° C .  

Temperatura u središtu Sunca iznosi oko 15 000 000 000 ° C , a na površini Sunca temperature su oko 5 500 ° C .

Projekt

Ulijte u laboratorijsku čašu 100 mL vode i zagrijavajte je na plamenu 1 svijeće. Bitno je da čaša bude vatrostalna kako bi se spriječilo pucanje čaše i ona se u pravilu zagrijava preko zaštitne mrežice.

Termometrom mjerite temperaturu vode svake minute.

...i na kraju

Temperatura je mjera zagrijanosti tijela. Temperaturu mjerimo termometrom. Iskazujemo ju nekom od temperaturnih ljestvica. U svakodnevnom životu najčešće se koristimo Celzijevom temperaturnom ljestvicom, dok je jedinica Međunarodnog sustava jedinica (SI) kelvin (K).

  1. Uređaj za mjerenje temperature naziva se termometar.

    null
    null
  2. Živin termometar koristi se za mjerenje temperatura nižih od  - 40 ° C   .​

    null
    null
  3. Alkoholni termometar koristi se za mjerenje temperatura nižih od - 40 ° C   .​

    null
    null
  4. Apsolutna nula je temperatura koja odgovara temperaturi od ° C .
    null
    null
  5. Ljestvica koja počinje od apsolutne nule naziva se  ljestvica.
    null
    null
  6. Temperatura na kojoj voda vrije naziva se  vode, i u normalnim uvjetima iznosi ° C .
    null
    null


  7. F7-04-03-13
    Termometar pokazuje temperaturu u celzijevim stupnjevima. Termometar na slici pokazuje temperaturu od: ° C .   ​

     

    null
  8. Apsolutna nula je temperatura koja odgovara temperaturi od

    null
  9. Razlika ledišta i vrelišta iznosi 100 ° C . U kelvinima ta razlika iznosi

    null
  10. Temperatura užarene niti žarulje iznosi 2 733 K . Koliko iznosi ta temperatura u Celzijevim stupnjevima? Temperatura u stupnjevima Celzijevim iznosi ° C.   ​
    null
    null
  11. Temperatura u Rijeci iznosi 28 ° C , a u Kninu 308 K . Koliko iznosi razlika temperatura u tim dvama gradovima? Razlika temperatura iznosi ° C .
    null
    null
  12. Najniža temperatura  zraka izmjerena u Hrvatskoj iznosi - 34,6 ° C . Koliko iznosi najniža temperatura izražena u kelvinima? Temperatura izražena u kelvinima iznosi K .
    null
    null
  13. Luka je na Murteru izmjerio temperaturu od 16 ° C . Ta temperatura izražena u kelvinima iznosi   K , a izražena u Fahrenheitovim stupnjevima iznosi ° F .
    null
    null
  14. Uparite iste temperature izražene u Celzijevim stupnjevima i kelvinima.

    25 ° C
    - 47 ° C
    25 ° C
    25 ° C
    63 K
    null
    null
PROCIJENITE SVOJE ZNANJE

1
Unutarnja energija tijela poveća se kada tijelu povisimo .
null
null
2
Temperatura je mjera zagrijanosti  .
null
null
3
Dva tijela imaju jednake  ako pri dodiru nema prijelaza topline.
null
null
4
Zagrijavanjem plinova povećava se njihov  .
null
null
5

Najveća gustoća vode je na temperaturi od

null
null
6

Unutarnja energija tijela veća je ako je i masa tijela:

null
null
7

Koja tvrdnja je točna?

null
null
8

Grijanjem od 0 ° C   do  4   ° C određenoj količini vode smanjuje se​:

null
null
9

Toplina je unutarnja energija koja prelazi s tijela na tijelo.

null
null
10

Većina čvrstih tijela prilikom zagrijavanja širi se u svim smjerovima.

null
null
11

Mjerna jedinica za toplinu naziva se Celzijev stupanj.

null
null
12

Uređaj za mjerenje temperature naziva se toplomjer.

null
null
13
Temperaturu na kojoj zamišljamo da prestaje  molekula nazivamo nula apsolutne temperature.
null
null
14

Vrelište vode iznos 100 ° C, koliko je to kelvina?

null
null
15

Temperatura od 23 ° C jednaka je temperaturi od ​

null
null
16
Na termometru točka A označava ledište vode i udaljena je 25 centimetara od točke B koja označava vrelište vode. Na kolikoj će udaljenosti od točke A  biti položaj točke C koja označava temperaturu od 40 °C ?   cm .
null
null
17
Temperatura tijela porasla je s 17 ° C na 34 ° C , kolika je promjena temperature iskazana u kelvinima?   K .
null
null
ZAVRŠITE PROCJENU

Idemo na sljedeću jedinicu

4.4 Prijelaz topline