Науковий проект з фізики
На тему: "Температура. Способи вимірювання температур. Значеннятеплоізоляції в житті людини і тварини "
Москва, 2010
Зміст
1. Історія винаходу термометра
2. Сучасні термометри
3. Теплоізоляції в житті людини і тварини
1. Історія винаходу термометра
Історія термодинаміки почалася, коли в 1592 році ГалілеоГалілей створив перший прилад для спостережень за змінами температури, назвавшийого термоскопом. Термоскоп представляв собою невеликий скляна кулька зприпаяної скляною трубкою. Кулька нагрівали, а кінець трубки опускали у воду.Коли кулька охолоджувався, тиск у ньому зменшувався, і вода в трубці піддією атмосферного тиску піднімалася на певну висоту вгору. Припотеплінні рівень води в трубки опускався вниз. Недоліком приладу було те,що по ньому можна було судити тільки про відносну ступеню нагріву абоохолодження тіла, так як шкали у нього ще не було.
Пізніше флорентійські вчені вдосконалили термоскопГалілея, додавши до нього шкалу з намистин і відкачавши з кульки повітря.
У 17 столітті повітряний термоскоп був перетворений в спиртовійфлорентійським ученим Торрічеллі. Прилад був перевернутий кулькою вниз, посудину зводою видалили, а в трубку налили спирт. Дія приладу грунтувалося нарозширенні спирту при нагріванні, - тепер свідчення не залежали відатмосферного тиску. Це був один з перших рідинних термометрів.
На той момент показання приладів ще не узгоджувалися одинз одним, оскільки ніякої конкретної системи при градуюванні шкал невраховувалося. У 1694 році Карло Ренальдіні запропонував прийняти в якості двохкрайніх точок температуру танення льоду і температуру кипіння води.
У 1714 році Д.Г. Фаренгейт виготовив ртутний термометр. Нашкалою він позначив три фіксовані точки: нижня, 32 В° F - температуразамерзання сольового розчину, 96 В° - температура тіла людини, верхня 212 В° F- Температура кипіння води. Термометром Фаренгейта користувалися в англомовнихкраїнах аж до 70-х років 20 століття, а в США користуються і досі.
Ще одна шкала була запропонована французьким вченим Реомюром в1730 році. Він робив досліди зі спиртовим термометром і прийшов до висновку, що шкаламоже бути побудована відповідно до тепловим розширенням спирту. Встановивши,що застосовуваний ним спирт, змішаний з водою в пропорції 5: 1, розширюється ввідношенні 1000: 1080 при зміні температури від точки замерзання до точки кипінняводи, вчений запропонував використовувати шкалу від 0 до 80 градусів. Прийнявши за 0 В°температуру танення льоду, а за 80 В° температуру кипіння води при нормальномуатмосферному тиску.
У 1742 році шведський вчений Андрес Цельсій запропонував шкалудля ртутного термометра, в якій проміжок між крайніми точками буврозділений на 100 градусів. При цьому спочатку температура кипіння води булапозначена як 0 В°, а температура танення льоду як 100 В°. Однак у такому виглядішкала виявилася не дуже зручною, і пізніше астрономом М. Штремером і ботанікомК. Ліннеєм було прийнято рішення поміняти крайні точки місцями.
М.В. Ломоносовим був запропонований рідинний термометр, що маєшкалу з 150 поділками від точки плавлення льоду до точки кипіння води. І.Г. Ламбертуналежить створення повітряного термометра зі шкалою 375 В°, де за один градусприймалася одна тисячна частина розширення об'єму повітря. Були також спробистворити термометр на основі розширення твердих тіл. Так в 1747 голландець П.Мушенбруг використовував розширення залізного бруска для вимірювання температуриплавлення ряду металів.
До кінця 18 століття кількість різних температурних шкалзначно збільшилася. За даними "Пілометріі" Ламберта на тоймомент їх налічувалося 19.
Температурні шкали, про які йшла мова вище, відрізняє те,що точка відліку для них була обрана довільно. На початку 19 століття англійськимвченим лордом Кельвіном була запропонована абсолютна термодинамічна шкала.Одночасно Кельвін обгрунтував поняття абсолютного нуля, позначивши нимтемпературу, при якій припиняється тепловий рух молекул. За Цельсієм це- 273,15 В° С.
2. Сучасні термометри
На сьогоднішній день існує багато видів термометрів:цифрові, електронні, інфрачервоні, біметалічні, дистанційні, термометриопору, електроконтактні, рідинні, термоелектричні, газові,пірометри і т.д. З усього цього різноманіття найбільш популярними єртутні і спиртові.
Виходячи з потреб, на сьогоднішній день можна купитибудь-який необхідний побутовий термометр. На товарному ринку представлена ​​великарізноманітність термометрів різного призначення: медичні, вуличні, віконнідля будь-якого виду вікон (пластикових або дерев'яних), кімнатні термометри дляофісу і вдома, для саун і лазень, для чаю та води, для акваріумів, для грунту, дляавтомобілів і т.д. І навіть термометри для інкубаторів, морозильних камер, виннихльохів. Термометри на будь-який смак! Ціна багато в чому залежить від виду термометра.Найбільшою популярністю користуються найпростіші вимірювальні прилади,оскільки їх вартість відрізняється особливою демократичністю.
3. Теплоізоляція в житті людини і тварини
а) Збільшення і зменшення втрат тепла у людини.
Температура робить істотний вплив на протіканняжиттєвих процесів в організмі і на його фізіологічну активність.Фізико-хімічної основою цього впливу є зміна швидкості протіканняхімічних реакцій, завдяки яким відбувається ентропічних перетворення всіхвидів енергії в теплову.
Залежність швидкості хімічних реакцій кількісновиражається законом Вант-Гоффа - Арреніуса, згідно з яким при змінітемператури навколишнього середовища на 10 В° с відбувається, відповідно, підвищення абопониження швидкості хімічних процесів в 2-3 рази. Різниця в 10 В° с сталастандартним діапазоном, за яким визначають температурну чутливістьбіологічних систем.
Згідно з одним із наслідків другого законутермодинаміки, теплота як кінцеве перетворення енергії здатна переходититільки з області більш високої температури в область більш низькою. Томупотік теплової енергії від живого організму в навколишнє середовище не припиняєтьсядо тих пір, поки температура тіла особини вище, ніж температура середовища.Температура тіла визначається співвідношенням швидкості метаболічноїтеплопродукції клітинних структур і швидкості розсіювання утворюється тепловийенергії в навколишнє середовище. Отже, теплообмін між організмом і середовищемє невід'ємною умовою існування теплокровних організмів. Порушенняспіввідношення цих процесів призводить до зміни температури тіла.
Людина здавна мешкає в різних умовах нашої планети,температурні відмінності між якими перевищують 100 В° с. Щорічні та щодобовіколивання можуть бути дуже великі. Отже, проблема захисту від зовнішніхтемпературних впливів і фізіологічної адаптації до них завжди стояла передлюдиною, а при виконанні м'язової роботи в деяких умовах зовнішнього середовищатерморегуляція є одним з важливих факторів, що лімітують.
При аналізі температурного режиму людського організму наПротягом довгого часу поняття про температуру тіла як однієї з найважливішихфізіологічних констант при нормальному стані організму поширювалося нетільки на стан спокою, але і на активну м'язову діяльність. З цієюпозиції різна ступінь гіпертермії при м'язовій роботі не могларозцінюватися інакше, як показник зриву або функціональної недостатностітерморегуляціонной системи, зокрема, апарату фізичної терморегуляції.
Сучасний погляд на терморегуляцію людини в процесіроботи суттєво змінився. Допускається і доведена пряма, хоча і не лінійназалежність, взаємозв'язок між температурою ядра і рівнем метаболізму. Важливопідкреслити, що ступінь підвищення температури ядра при роботі в більшіймірою корелює із загальним рівнем енерговитрат, ніж з величиноютеплопродукції. Тому знання фізіологічних основ терморегуляції людини врізних ум...
