Бесплатная техническая библиотека

Десятитысячные доли градуса из бутылки. Детская научная лаборатория

Справочник / Детская научная лаборатория

 Комментарии к статье

Современная научная аппаратура обладает огромной чувствительностью и работает с колоссальной точностью. Измерены массы отдельных элементарных частиц, размеры атомов и молекул. Термометры способны уловить разницу температур в тысячные доли градуса, а интерферометры - смещения величиной порядка поперечника атома. Все эти особо точные приборы чрезвычайно сложны и созданы с применением самых последних технических новинок.

Но можно построить исключительно чувствительный термометр из самых простых предметов: стеклянной бутылки, пустого стержня от шариковой ручки, линейки и куска пластилина.

(нажмите для увеличения)

Отрежьте от стержня пишущий узел, запустите в трубку капельку чернил и вставьте ее в горлышко бутылки, плотно облепив пластилином. Положите бутылку на бок, чтобы исключить действие силы тяжести на пузырек. Поместите рядом с ней линейку с миллиметровыми делениями. Прибор готов.

Некоторое время чернильный пузырек будет двигаться вправо или влево из-за того, что температура емкости меняется, приходя в тепловое равновесие с воздухом. Дождемся, чтобы он остановился, и заметим, у какого деления он оказался. Прикоснемся теперь пальцем к стенке бутылки. Воздух в ней нагреется, расширится, и пузырек в трубке сдвинется на несколько миллиметров. Оценим точность нашего прибора.

Зависимость изменения объема газа от температуры определяет формула, которую вывел французский физик и химик Жозеф Луи Гей-Люссак в 1802 году:

V_t=V(1 + B_tdt),

где V - начальный объем газа; V_t - объем, который он стал занимать при изменении температур на величину dt; B_t=1/273 град^-1 - коэффициент объемного расширения газа. Он показывает, что объем некоторой массы газа при нагревании увеличивается на 1/273 части того объема V₀, который эта масса занимала при 0°С. Но, поскольку мы проводим чисто качественный опыт, приводить объем газа V к величине V₀ смысла не имеет.

График уравнения Гей-Люссака - прямая линия в координатах: температура Т - объем V. При уменьшении температуры объем газа уменьшается и становится равным нулю при температуре -273,15°С. В действительности это невозможно - молекулы газа имеют объем, который конечно же никуда деться не может.

Из формулы Гей-Люссака следует, что

dt = (V_t - V)/VB_t = dV/VB_t.

Объем стеклянной бутылки V₀ = 750 см³ = 7,5*10³ мм³, внутренний диаметр трубки D = 1,5 мм, радиус r = 0,7 мм, площадь отверстия s ~ 1 мм². Будем считать, что положение пузырька можно определить с точностью до 1 мм и, следовательно, обнаружить изменение объема воздуха в емкости на 1 мм³. Подставив эти значения в приведенную выше формулу, получим dt = 1*273/7,5*10³ = 3,64*10^-4 градусов.

Это очень высокая точность. Но использовать такой прибор на практике, к сожалению, проблематично. Он будет с не меньшей чувствительностью реагировать на изменение атмосферного давления, охлаждение сквозняками и прочие посторонние воздействия.

Автор: С.Транковский

 Рекомендуем интересные статьи раздела Детская научная лаборатория:

▪ Комнатный фонтанчик

▪ Двигатель вперевалочку

▪ Часы из топора

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Защищенный ноутбук Gigabyte U4 15.09.2021 Тайваньская компания Gigabyte Technology представила легкий и одновременно защищенный ноутбук Gigabyte U4. Корпус модели соответствует американскому военному стандарту MIL-STD-810G, а это значит, что устройство способно противостоять перепадам давления и температуры, вибрации, тряске и другим тяготам и невзгодам. Вес ноутбука составляет всего 990 грамм. Новинка получила 14-дюймовый экран разрешением Full HD 1920 х 1080 пикселей. Основой модели стал четырехъядерный процессор Intel Core i7-1195G7 с интегрированной графикой Iris Xe. Предусмотрено 8 Гбайт оперативной памяти + дополнительный слот расширения. Также имеется два слота для SSD-накопителей формата M.2: первый поддерживает интерфейс PCIe 4.0, второй - PCIe 3.0 или SATA. Gigabyte U4 обеспечивает автономность до 8 часов и поддерживает скоростную зарядку мощностью 65 Вт, которая за полчаса пополняет запас энергии на 45%.

Другие интересные новости:

▪ Движение самоуправляемых автомобилей без разметки

▪ Свет может иметь массу

▪ Вирусы тоже болеют

▪ Вкус мяса и гуманное обращение со скотом

▪ Девочки учатся быстрее мальчиков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инфракрасная техника. Подборка статей

▪ статья Джон Хейвуд. Знаменитые афоризмы

▪ статья Сколько людей слышат музыку в голове? Подробный ответ

▪ статья Задвижной штык. Советы туристу

▪ статья Свч-делитель для частотомера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья ГИР для Си-Би диапазона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026