Слово «температура» знакомо каждому с детства, термометр используется в быту повседневно. Что же нового могут узнать учащиеся на уроке по этой теме? Прежде всего нужно упорядочить, систематизировать ранее приобретенные знания о температуре и способах ее измерения. Для большинства учащихся будет трудно ответить на вопрос, что же измеряет термометр. Новым для них будет тот факт, что температура является мерой кинетической энергии беспорядочного теплового движения атомов или молекул вещества. Каждый ученик 7 класса должен знать, что один из самых широко применяемых методов измерения температуры основан на явлении теплового расширения жидкостей. А выбор опорных точек шкалы термометра и обоснование этого выбора заслуживают подробного рассмотрения. Важным для практики является понимание правил использования термометров при измерении температуры. Эти правила диктуются необходимостью установления теплового равновесия между термометром и телом, температура которого измеряется. Трудным для большинства учащихся будет вопрос об устройстве и принципе действия медицинского ртутного термометра. Этому практическому вопросу следует уделить особое внимание. Результатом выполнения домашнего экспериментального задания 29.1 должно быть установление того факта, что показания комнатного термометра зависят от места его расположения в комнате. Если нас интересует температура воздуха в комнате, то нужно исключить влияние на него всех остальных тел. На термометр не должен падать прямой солнечный свет, нельзя, чтобы термометр находился вблизи нагревательных и осветительных приборов. Не следует вешать термометр на внешнюю стену комнаты, которая летом имеет повышенную, а зимой пониженную температуру относительно температуры воздуха в комнате. В экспериментальном задании 29.2 предлагается придумать конструкцию, принцип действия термометра, способного измерять минимальную и максимальную температуру. Знание максимального и минимального значений температуры за некоторый интервал времени является постоянной практической потребностью. После обсуждения оригинальных вариантов решения поставленной задачи можно предложить другую задачу на разгадывание принципа действия максимального и минимального термометра. Внешний вид такого термометра представлен на рисунке 68. Для выполнения измерений термометр устанавливают вертикально. Он имеет две шкалы и две трубки с ртутью. При повышении температуры ртуть в правой трубке движется вверх и перемещает вверх небольшой стержень. В левой трубке при повышении температуры ртуть движется вниз, а стержень за ртутью не движется.
Рис. 68
При понижении температуры ртуть в правой трубке движется вниз, а стержень за ртутью не движется. В левой трубке при понижении температуры ртуть движется вверх и перемещает вверх стержень. Таким образом, положение нижнего края правого стержня отмечает максимальное значение температуры, а положение нижнего края левого стержня отмечает минимальное значение температуры за период наблюдения. Для подготовки термометра к следующим измерениям нажимают кнопку между коленами термометра, и стержни опускаются до столбиков ртути в трубках. Когда все гипотезы обсуждены, крышка термометра вскрывается и сравнивается ожидаемое с действительным (рис. 69). В данном термометре рабочим телом является не ртуть, а прозрачная жидкость, находящаяся в стеклянном баллоне, соединенном с верхним концом левого колена трубки термометра. Левое колено трубки соединено внизу с правым коленом, ртуть находится в сообщающихся сосудах. При повышении температуры рабочее тело расширяется и движет ртуть в левом колене вниз; в правом колене уровень ртути при этом повышается, а жидкость над ртутью выталкивается в полупустой стеклянный баллон, частично заполненный жидкостью.
Рис. 69 Рис. 70
Если в начальный момент времени стержни в трубках находились в соприкосновении со столбиками ртути, то при повышении температуры столбик в правой трубке поднимается ртутью вверх, а в левой трубке остается на прежнем месте. От движения вниз под действием силы тяжести его удерживает притяжение магнитной полосы, расположенной за пластиной со шкалой. Притяжение к магниту обусловлено тем, что в стержне находится железная проволока. При понижении температуры уровень поверхности ртути в правой трубке опускается вниз, а стержень остается на месте, отмечая значение максимальной температуры. При нажатии кнопки магнитные полосы (рис. 70) отодвигаются от трубок термометра и не удерживаемые магнитным притяжением стержни под действием силы тяжести опускаются до ртути в трубках.
