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  4. 温度计的构造及工作原理

在探究“水的沸腾”的实验中,当水温升到90℃时,小军同学每隔1min记录一次温度计的示数,直到水沸腾5min后停止读数,部分数据记录如下表:时间/min012345678水的温度/℃90929498

一、题文

在探究“水的沸腾”的实验中,当水温升到90℃时,小军同学每隔1min记录一次温度计的示数,直到水沸腾5min后停止读数,部分数据记录如下表:
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
水的温度/℃
90
92
94
 
98
98
98
98
98
 (1)某次数据没有记录,当时温度计示数如下图所示,请将漏填的数据填在表格内.

(2)根据表中实验数据,可知水的沸点是    ℃;由水的沸点,可判断出当时的大气压      (选填“高于”、“等于”或“低于”)1标准大气压.
(3) 同时,小华和小明也做了该实验,根据各自数据,他们在坐标纸上分别画出了如图所示图线。若加热条件完全相同,整个过程中两人的操作都规范准确。根据图线分析:你认为造成两同学图线差异的主要原因可能是:               

考点提示:温度计的构造及工作原理

二、答案

(1) 96  、(2)  98 、 低于 (3)、 水的质量不同 .

试题分析:温度计读数时,首先观察温度计的量程很分度值;如图所示,该温度计的分度值是1℃,过90后6个格,所以是96℃;水沸腾时,吸收热量,温度保持不变,根据表中数据,当温度达到98℃时,数值不在改变,所以水的沸点是98℃;液体的沸点随着气压的降低而减小,此时的温度低于1标准大气压时,所以此时的气压低于标准大气压;根据图像可以看出,水的沸点都相同,只是加热时间不同,可能是水的质量的不同造成的,水的质量越大,需要加热时间越长。
点评:解决本题的关键是清楚水的沸腾实验以及实验现象,明确液体沸点与气压的关系。

三、考点梳理

知名教师分析,《在探究“水的沸腾”的实验中,当水温升到90℃时,小军同学每隔1min记录一次温度计的示数,直到水沸腾5min后停止读数,部分数据记录如下表:时间/min012345678水的温度/℃90929498》这道题主要考你对 温度计的构造及工作原理 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:温度计的构造及工作原理

考点名称:温度计的构造及工作原理
  • 定义:
    温度计,是测温仪器的总称,可以准确的判断和测量温度。利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。

  •  

  • 工作原理:
       根据使用目的的不同,已设计制造出多种温度计。其设计的依据有:利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象;在定容条件下,气体(或蒸汽)的压强因不同温度而变化;热电效应的作用;电阻随温度的变化而变化;热辐射的影响等。
     一般说来,一切物质的任一物理属性,只要它随温度的改变而发生单调的、显著的变化,都可用来标志温度而制成温度计。

    实验室温度计的构造:玻璃外壳、毛细管、玻璃泡、刻度、温标。
  • 各种温度计工作原理
    1.气体温度计:多用氢气或氦气作测温物质,因为氢气和氦气的液化温度很低,接近于绝对零度,故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高,多用于精密测量。

    2.电阻温度计:分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计,都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的;半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠,已广泛应用。它的测量范围为-260℃至600℃左右。高精度温度计高精度温度计

    3.温差电偶温度计:是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端,另两端与测量仪表连接,形成电路。把工作端放在被测温度处,工作端与自由端温度不同时,就会出现电动势,因而有电流通过回路。通过电学量的测量,利用已知处的温度,就可以测定另一处的温度。它适用于温差较大的两种物质之间,多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温,有的能测接近绝对零度的低温。

    4.高温温度计:是指专门用来测量500℃以上的温度的温度计,有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂,这里不再讨论。其测量范围为500℃至3000℃以上,不适用于测量低温。

    5.指针式温度计:是形如仪表盘的温度计,也称寒暑表,用来测室温,是用金属的热胀冷缩原理制成的。它是以双金属片做为感温元件,用来控制指针。双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起,且铜片在左,铁片在右。由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显的多,因此当温度升高时,铜片牵拉铁片向右弯曲,指针在双金属片的带动下就向右偏转(指向高温);反之,温度变低,指针在双金属片的带动下就向左偏转(指向低温)。

    6.玻璃管温度计:玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同,所以我们常见的玻璃管温度计主要有:煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计。他的优点是结构简单,使用方便,测量精度相对较高,价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传,易碎。

    7.压力式温度计:压力式温度计是利用封闭容器内的液体,气体或饱和蒸气受热后产生体积膨胀或压力变化作为测信号。它的基本结构是由温包、毛细管和指示表三部分组成。压力式温度计的优点是:结构简单,机械强度高,不怕震动。价格低廉,不需要外部能源。缺点是:测温范围有限制,一般在-80~400℃;热损失大响应时间较慢。

    8.水银温度计:水银温度计是膨胀式温度计的一种,水银的凝固点是-38.87℃,沸点是356.7℃,用来测量0--150℃或500℃以内范围的温度,它只能作为就地监督的仪表。用它来测量温度,不仅比较简单直观,而且还可以避免外部远传温度计的误差。

    9. 双金属温度:计双金属温度计是一种适合测量中、低温的现场检测仪表,可用来直接测量气体、液体和蒸汽的温度(见图)。该温度计从设计原理及结构上具有防水、防腐蚀、隔爆、耐震动、直观、易读数、无汞害、坚固耐用等特点。可取代其他形式的测量仪表,广泛应用于石油、化工、机械、船舶、发电、纺织、印染等工业和科研部门。

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