Электронный термометр — режим тренировки

Режим тренировки Edu

Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.

В данной задаче Вам предстоит изучить работу электронного термометра.

*Внимание: *Электронный термометр включается и выключается нажатием красной кнопки. При длительной работе термометр может сам выключится. Повторное включение осуществляется нажатием красной кнопки. Если во время снятия показаний у Вас выключится термометр, не теряйтесь, а просто нажмите на красную кнопку.

Погрешности в данной задаче вычислять не требуется.*

Решено

1.1 Измерьте зависимость показаний термометра от времени при измерении температуры тёплой воды $э$ . Постройте график полученной зависимости. Оцените время установления теплового равновесия между водой и термометром.

Помните, что перед проведением очередного эксперимента термометр должен самопроизвольно охладиться до околокомнатной температуры. На это требуется 3 – 4 минуты. Не наблюдайте в это время просто за термометром, используйте это время рационально.

Далее Вам необходимо исследовать, как зависят показания электронного термометра от времени при охлаждении термометра в воздухе до околокомнатной температуры $э$ после извлечения его из тёплой воды.

Сразу после извлечения термометра из воды протирайте его стержень салфеткой. (Необходимо удалять всю влагу со стержня термометра, чтобы испарение капель воды не влияло на показания термометра). Показания термометра прекращайте определять, когда они будут оставаться выше комнатной температуры на 1,0 – 1,5 °C.

1.1. Зависимость показаний электронного термометра от времени при нагреве. Глубина погружения термометра в воду $см$ .

, с	$эл$ , $С$
0	23,7
4,87	31,7
8,83	36,8
12,1	39,6
17,4	41,4
20,8	42,3
26,5	43,0
33,8	43,5

График зависимости показания электронного термометра от времени при измерении температуры тёплой воды $э$ .

Решено

1.2 Измерьте зависимость показаний термометра от времени при измерении температуры воздуха $э$ . Постройте график полученной зависимости. Оцените время установления теплового равновесия между воздухом и термометром.

1.2. Зависимость показаний электронного термометра от времени при охлаждении термометра в воздухе до околокомнатной температуры $э$ .

, с	$эл$ , $С$
0	41,6
11,8	34,1
16,8	32,2
22,5	30,8
27,7	30,0
34,3	29,1
46,3	27,9
62,5	26,8
83,7	25,6
113	24,6
157	23,8

График зависимости показаний электронного термометра от времени при охлаждении термометра в воздухе до околокомнатной температуры $э$ .

Решено

1.3 Используя полученные в п.1.2 данные определите интервал температур, в которых мощность теплоотдачи электронного термометра при охлаждении прямо пропорциональна разности его показаний и температуры окружающей среды.

1.3. Мощность теплоотдачи термометра с одной стороны можно определить

Где

– количество теплоты, отдаваемое электронным термометром за промежуток времени между двумя «соседними» показаниями,

– теплоёмкость термометра,

– разность двух «соседних» показаний термометра,

– промежуток времени между двумя «соседними» показаниями термометра.

С другой стороны при охлаждении тела мощность теплоотдачи прямо пропорциональна разности температур тела и окружающей среды $т с р$

$т с р$

Где – коэффициент теплоотдачи.

Приравнивая правые части (1) и (2) получим:

$т с р$

То есть прямо пропорциональна $т с р$ .

Построив график зависимости $т с р$ , определим интервалы температур, в которых мощность теплоотдачи электронного термометра при охлаждении пропорциональна разности показаний электронного термометра и температуры окружающей среды.

Разность температур термометра и окружающего воздуха определим как

$т с р ср$

Отношение определим

Перед экспериментом термометр был погружен в теплую воду на см и на нём установились показания С. Температура окружающего воздуха во время эксперимента $ср$ С.

, с	$эл$ , С	$т с р$ , С
0	41,6
11,8	34,1	14,9	0,636
16,8	32,2	10,2	0,380
22,5	30,8	8,5	0,246
27,7	30,0	7,4	0,154
34,3	29,1	6,6	0,136
46,3	27,9	5,5	0,100
62,5	26,8	4,4	0,068
83,7	25,6	3,2	0,057
113	24,6	2,1	0,034
157	23,8	1,2	0,018

Данный график имеет излом в области разности показаний термометра и температуры окружающего воздуха С. Это свидетельствует о том, что коэффициент теплоотдачи термометра не остаётся постоянным в процессе его охлаждения. Прямая

пропорциональность мощности теплоотдачи электронного термометра разности его показаний и температуры окружающей среды наблюдается лишь при $т с р$ .

Решено

2.1. Исследуйте зависимость разности окончательных показаний электронного и спиртового термометров при измерении температуры тёплой воды от глубины погружения электронного термометра. Измерения проведите при двух различных значениях температуры воды

Постройте графики полученных зависимостей . Дайте качественное объяснение полученных результатов.

Выводы.

2.1. Исследование зависимости разности окончательных показаний электронного и спиртового термометров при измерении температуры тёплой воды от глубины погружения электронного термометра.

t, эл, °C	t, сп, °C на одном сп, °С h, ∆t°С °С уровне с электронным термометром	t, сп, °C в центре жидкости	h, см	$С$
45,0	44,0	44,0	15,3	1,0
43,5	42,0	42,0	11	1,5
43,9	43,0	43,0	8,2	0,9
43,2	41,5	41,5	7,5	1,7
45,1	43,0	43,0	5,5	2,1
44,5	43,0	43,0	3,8	1,5
39,6	43,5	43,5	1,7	-3,9
32,4	42,0	42,0	1,0	-9,6
31,7	42,5	43,5	0,6	-10,8
29,4	41,0	43,0	0,2	-11,6

При погружении термометров жидкость на глубину более 4 см электронный термометр показывает значения температуры на $С$ больше чем спиртовой термометр. При погружении «носика» термометра в верхний слой жидкости и электронный и спиртовой термометры показывают значения температуры меньше чем в центре жидкости, однако у электронного термометра эти различия гораздо существеннее и наблюдаются в значительно большей толщине верхнего слоя.

Решено

3.1 Основываясь на результатах проведённых Вами исследований, дайте две основных рекомендации по пользованию электронным термометром.

← Решение

Режим тренировки Edu

Похожие задачи