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:

▪ Тепло из ниоткуда

▪ Простейший барометр

▪ Домашняя метеостанция

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Не вся растительная пища полезна для психики 10.09.2026

Растительная пища традиционно считается одной из основ здорового рациона, поэтому специалисты по питанию обычно рекомендуют чаще включать в меню овощи, фрукты, цельнозерновые продукты и другие продукты растительного происхождения. Однако важна не только принадлежность пищи к растительной категории, но и способ ее обработки, количество сахара и другие характеристики рациона. Исследование иранских ученых показывает, что разные варианты растительного питания могут по-разному отражаться на психологическом состоянии человека. К такому выводу пришли исследователи из Исфаханского университета медицинских наук. Они изучали взаимосвязь между характером питания и эмоциональным состоянием взрослых людей, уделяя особое внимание симптомам депрессии и тревожности. Результаты работы были опубликованы в научном журнале PLOS One. При этом специалисты не утверждали, что отдельные продукты непосредственно вызывают депрессию: речь шла о статистической связи между определенными пищевыми привычками и сос ...>>

Подвесной робот Stringman для уборки комнаты 10.09.2026

Домашняя робототехника в основном развивается вокруг двух привычных направлений: роботов-пылесосов и многофункциональных гуманоидных машин. Но далеко не все задачи требуют колесной платформы или сложного человекоподобного механизма. Инженер Натаниэль Нифонг (Nathaniel Nifong), основатель стартапа Newfangled, предложил необычную альтернативу - подвесного робота Stringman, способного перемещаться над полом и самостоятельно собирать разбросанные предметы. Вместо того чтобы передвигаться по поверхности помещения, Stringman использует принцип, знакомый по тросовым системам камер Spidercam, применяемым на стадионах. В четырех верхних углах комнаты устанавливаются натяжные блоки, от которых к центральному рабочему модулю идут тонкие, но прочные тросы. Изменяя их натяжение, система может перемещать манипулятор практически в любую точку обслуживаемого пространства. Такое решение позволяет обойти некоторые ограничения традиционных роботов на колесах. Подвесной механизм не сталкивается с пр ...>>

Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

Продолжительное пребывание в космосе подвергает человеческий организм воздействию условий, с которыми он никогда не сталкивается на Земле. Микрогравитация изменяет распределение жидкостей, способствует потере костной и мышечной массы, а космическое излучение способно повреждать ДНК. Особое значение для будущих длительных экспедиций имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Новый эксперимент с мышами на борту Международной космической станции показал, что клетки сердечной мышцы могут сохранять силу сокращения даже после нескольких недель пребывания в микрогравитации. Исследователи давно наблюдают за тем, каким образом отсутствие привычной земной гравитационной нагрузки отражается на организме. В космосе жидкости перераспределяются в сторону верхней части тела, позвоночник немного растягивается, из-за чего рост временно увеличивается, а скелетные мышцы постепенно теряют массу и силу. Однако сердечная мышца работает в несколько иных условиях, поэтому специалисты Чикагского университ ...>>

Случайная новость из Архива К звездам на принтере 04.08.2001 Группа китайских специалистов из университета Циньхуа в Пекине предложила паровой двигатель для космических полетов, устроенный на принципе современного компьютерного принтера. Двигатель состоит из двух пластинок кремния площадью менее квадратного сантиметра. В одной из пластинок выгравированы каналец для поступления воды и "камера сгорания", где вода испаряется при подаче импульсов тока на титановый резистор. В другой пластинке - миниатюрная дюза (сопло). Капельки воды, испаряясь взрывным образом, создают струйки пара, вылетающие из сопла со скоростью 28 метров в секунду. Энергия для двигателя может поступать от солнечных батарей. Паровой двигатель предназначен для управления ориентацией малых искусственных спутников массой до килограмма.

Другие интересные новости:

▪ Человеческие ткани можно напечатать

▪ Металлическое топливо

▪ Скоростная зарядка Qualcomm Quick Charge 5

▪ Портативный накопитель объемом 4 Тбайт от Seagate

▪ Новые 75V StrongIRFET транзисторы от IR со сверхнизким RDSon

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрические счетчики. Подборка статей

▪ статья Подставка-трехножка для новогодней елки. Советы домашнему мастеру

▪ статья Кто изобрел телефон? Подробный ответ

▪ статья Охрана труда работников жилищно-коммунального хозяйства

▪ статья Регулятор мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026