قياس درجة الحرارة
الترمومتر
- وسيلة لقياس درجة الحرارة
- نظام يمكن مقارنته بنظام آخر عن طريق جعله في حالة اتزان حراري معه.
-نظام يمكن بواسطته المقارنة بين حالتي نظامين عن طريق جعل كل منهم في حالة اتزان حراري معه .
تحديد نوع الترمومتر
- يحدد نوع الترمومتر باختيار :-
1- مادة ترمومترية مناسبة
2- خاصية فيزيقية لهذه المادة :- تتغير هذة الخاصية بانتظام مع تغير درجة الحرارة مثل ( الطول – المقاومة –الضغط)
فكرة العمل:-
تغيير بعض الخواص الفيزيائية للمواد بانتظام مع تغير درجة الحرارة
المادة الترمومترية :
- هي المادة التي تستخدم في صناعة الترمومترات .
- هذه المادة حساسة للتغير في درجات الحرارة .
* خواص المادة الترمومترية
جيدة التوصيل للحرارة لكي يصل إلي حالة الاتزان الحراري مع الوسط المحيط بسرعة
- حرارتها النوعية صغيرة للوصول للاتزان الحراري
- حساسة للتغيرات الطفيفة في درجات الحرارة .
الخاصية الفيزيائية للمادة
-إذا فرضنا أن X هى الخاصية الفيزيائية التى تتغير
بانتظام مع تغيير درجة الحرارة بحيث تكون (X)
عند درجة حرارة toC هى(toC) X
عند درجة حرارة 100oC هى X(100oC)
عند درجة حرارة 0oC هى X(0oC) حيث
X(toC) درجة الحرارة عند
X(0oC) درجة الحرارة عند
X(100oC) درجة الحرارة عند
X(0oC) درجة الحرارة عند =
=
toC = 100 ×
علل : يفضل الزئبق ترمومترية
- لأنه لا يلتصق بالزجاج وغير شفاف يمكن رؤيته بسهولة و يتمدد تمدد ملحوظ بانتظام مع زيادة درجة الحرارة .
-حرارتة النوعية صغيرة بذلك يصل إلى حالة الاتزان مع الوسط المحيط دون تغير يذكر في كمية حرارة الوسط
علل تزداد حساسية الترمومتر السائل كلما قل نصف قطر الأنبوبة 0
- لان التغير في طول عمود السائل يكون كبير فتكون نسبة الخطأ كبيرة 0
علل : لا يصلح الماء كمادة ترمومترية 0
- شفاف لا يمكن رؤيته بسهولة و يلتصق بالزجاج و حرارته النوعية كبيرة ولا يتمدد
بانتظام مع التغير في درجات الحرارة .
علل : تكون قراءة الترمومترات السائلة أدق كلما كان قطر الأنبوبة الشعرية المستخدمة صغير
لأنه عند ارتفاع درجة حرارة السائل يزداد طولة عمود السائل بدرجة ملحوظة .
أنواع الترمومتر
الترمومتر السائل الثرمومتر الغازي الثرمومتر البلاتيني
مثال الزئبقي -الكحولي الترمومتر الغازي ذو الحجم الثابت الترمومتر البلاتيني
المادة الترمومترية سائل في أنبوبة شعرية غاز في إناء ثابت الحجم مادة البلاتين مصنوع منها الملف (مقاومة )
الخاصية الفيزيقية تغير طول عمود السائل في الأنبوبة الشعرية بانتظام مع تغير درجة الحرارة تغير ضغط الغاز المحبوس بانتظام مع تغير درجة الحرارة تغير مقاومة الملف R بانتظام مع تغير درجة الحرارة
العلاقة toC=100X
toC=100X
toC=100X
حيث Lo طول عمود السائل عند درجة صفر 0oC
Lt طول عمود السائل عند درجة t
L1oo طول عمود السائل عند درجة 100 Po ضغط الغاز عند درجة صفر
Pt ضغط الغاز عند درجة t
P100 ضغط الغاز عند درجة 100 Rt مقاومة السلك عند درجة t
Ro مقاومة السلك عند درجة صفر
R100 مقاومة السلك عند درجة 100
علل يفضل الترمومتر الغازي عن باقي الترمومترات
- لأنة أكثر دقة وذلك لان معامل تمدد الضغط للغازات عند ثبوت الحجم كبيرة 0فيكون أكثر حساسية كما أن هذا المعامل ثابت ومنتظم لجميع الغازات 0
أمثلة محلولة
1-إذا كان طول عمود الزئبق فى ترمومتر هو 100cm عند نقطة انصهار الجليد أوجد درجة الحرارة التى يصبح عندها طول عمود الزئبق13.2cm علما بان طول عمود الزئبق عند نقطة غليان الماء22.8cm
Lt =13.2cm Lo =10cm L100=22.8cm
toC=100 × =100 × =25oC
======================================================
2- إذا كان ضغط الغاز فى ثرمومتر غازي ثابت الحجم هو 100 cmHg عند نقطة تجمد الماء تحت الضغط المعتاد 140 cmHg عند نقطة غليان الماء نحن الضغط المعتاد فما هى درجة الحرارة المقابلة لضغط يساوى 130 cmHg
Pt =130cmHg Po =100 cmHg P100=140 cmHg
toC=100 × =100 x = 75oC
======================================================
3-إذا كانت مقاومة ثرمومتر بلاتيني الكهربية عند 0o تساوى 6Ώ وعند 100oC تساوى 6.12 Ώ أوجد درجة الحرارة المقابلة لمقاومة تساوى 6.36 Ώ
to C =100 X =100 x =300 oC
======================================================
4-إذا كان طول عمود الزئبق فى ثرمومتر هو 12cm عند نقطة انصهار الجليد أوجد درجة الحرارة التى يصبح عندها طول عمود الزئبق15.2cm علما بان طول عمود الزئبق عند نقطة غليان الماء24.8cm
Lt =15.2cm Lo =12cm L100=24.8cm
toC=100 × =100 × =25oC
======================================================
5- إذا كان ضغط الغاز فى ثرمومتر غازي ثابت الحجم هو 100cmHg عند نقطة تجمد الماء تحت الضغط المعتاد 150cmHg عند نقطة غليان الماء نحن الضغط المعتاد فما هى درجة الحرارة المقابلة لضغط يساوى 140cmHg
Pt =140cmHg Po =100 cmHg P100=150 cmHg
to C =100 X =100 x = 80 oC
======================================================
6-اذا كانت المسافة بين علامتي انصهار الجليد وبخار الماء على ساق ثرمومتر غير مدرج 180 mm فما هى درجة الحرارة التى يسجلها الثرمومتر عندما يصبح ارتفاع عمود الزئبق 90 mm فوق علامة انصهار الجليد
X100-X0=180 mm
Xt-X0=90 mm
toC = 100 × = 100 × =50oC
======================================================
7- مادة ترمومتريه تتغير إحدى خواصها الحرارية بانتظام مع تغير درجات الحرارة فإذا علمت ان هذة الخاصية عند 100oC تزداد بنسبة 15 % من قيمتها عند 0oC احسب درجة الحرارة التى تزداد فيها قيمة هذة الخاصية بنسبة 40 %
X100 = X(100+15) /100 = 1.15 X
Xt= X(100+40)/100 = 1.4 X
toC = 100 × = 100 × =166.7 oC
======================================================
8-إذا كانت مقاومة الثرمومتر البلاتينى فى درجة حرارة صفر مئوية 1.2 اوم وفى درجة حرارة to تساوى 1.6 اوم وفى درجة حرارة 100 درجة مئوية تساوى 1.8 اوم احسب درجة الحرارة المجهولة واذا علمت أن هذة الدرجة تم تعينها بواسطة ثرمومتر غازي عياري وكانت 67 درجة س أوجد النسبة المئوية لمقدار الخطأ فى دلالة الثرمومتر البلاتينى
t o C =100 X =100 x = 66.7oC
∆ toC= 67-66.7= 0.3 oC
النسبة المئوية لمقدار الخطأ =
×100% =45%
======================================================
9-إذا كان طول عمود الزئبق فى ترمومتر زئبقي هو 12 سم ،15 سم عند درجة حرارة 60 درجة سليزية احسب درجة الحرارة التى يصبح طول عمود الزئبق 18 درجة سليزية
=
= =
t2oC = =120oC
======================================================
10-مادة ترمومترية تتغير خواصها الحرارية بانتظام مع تغير درجات الحرارة فإذا علمت أن هذة الخاصية عند 100oC تزداد بنسبة 15 % من قيمتها عند 0oC احسب درجة الحرارة التى تزداد فيها هذة الخاصية بنسبة 40 %
نفترض أن الخاصية عند 0oC هى X
X100 = =1.15 X
Xt= =1.4 X
toC= 100 =
= 100 =166.7 oC
======================================================
11-مادة ترمومتريه تتغير إحدى خواصها الحرارية بانتظام مع تغير درجات الحرارة . فإذا علمت أن هذه الخاصية عند 100°C تزداد بنسبة30% عن قيمتها عند0°C احسب درجة الحرارة التي تزداد عندها هذه الخاصية بنسبة60% عن قيمتها عند0°C
toC = 100 ×
= 100 × = =200oC
======================================================
12-قام طالب بتصميم ترمومتر خاص بة واعتبر درجة غليان الإستيلين 56 درجة سليزية نقطة سفلى ثابتة وجعلها علامة الصفر على تدريجة واخذ نقطة غليان الزئبق 365 درجة سليزية واعتبرها 100 على تدريجة اى نقطة ثابتة عليا ثم قسم المسافة بين النقطتين الثابتتين إلى 100 قسم متساو احسب قيمة
أ- درجة غليان الماء على تدريج الطالب
to طالب =100 tc - tسفلى =100 (100-56)=14.6o
tعليا – tسفلى 356-56
ب- درجة حرارة جسم الإنسان 37 درجة سليزية
to طالب =100 tc - tسفلى = 100 (37-56) = -6.33o
tعليا – tسفلى 356-56
ت- قيمة صفر كلفن على تدريج الطالب -273 سليزية
toطالب =100 tc - tسفلى =100 (-273-56)=-109.6o
tعليا – tسفلى 356-56
======================================================
13-ترمومتر بلاتيني مقاومته Ώ 10 في0°C ومقاومته Ώ 250 عندما كان في حالة اتزان حراري مع جسم درجة حرارته 1000°C احسب مقاومته في درجة 110°C ( الجواب : 36.4 )
to C =100 X =100 x = 66.7oC
10 R100 -100=240
10R100 =340
R100=340/10=34 Ώ
110 =100 = 100
110 x24=100Rt-1000
2460 +1000=100Rt
3460=100Rt
Rt=34.6 Ώ
======================================================
14-إذا كانت مقاومة ثرمومتر بلاتيني الكهربية عند 0o تساوى 5Ώ وعند 100oC تساوى 5.12 Ώ أوجد درجة الحرارة المقابلة لمقاومة تساوى 5.36 Ώ
to C =100 X =100 x =300 oC
========================================================
15-انتفاخ زجاجي مفرغ من الهواء يتصل بأنبوبة منتظمة المقطع طويلة بها سائل درجة غليانة مرتفعة وجد أن طول عمود السائل بها 8cm عند درجة انصهار الجليد ويبلغ طولة 18cm عند درجة غليان الماء كم يبلغ طولة عندما يوضع فى فرن درجة حرارتة 300oC
toC = 300 oC , Lt= ? , Lo=8 , L100=18
toC=100 ×
300=100 ×
30 = Lt – 8 , Lt= 38
========================================================
16-ترمومتر بلاتينى مقاومتة عند درجة انصهار الجليد 6 أوم وعند درجة غليان الماء 7.12 أوم وترمومتر غازي ثابت الحجم كان الضغط عند درجة 0oC 120 cm Hg بينما عند درجة غليان الماء 164 cm Hg استخدم الثرمومتران كل على حدة لقياس درجة حرارة جسم ساخن فكانت مقاومة الترمومتر البلاتينى 6,95 أوم وضغط الغاز 156,96cm Hg احسب درجة الحرارة التى يعينها كل من الترمومترين وما تعليقك على النتائج
*فى حالة الترمومتر البلاتينى
Rt=6.95 Ώ , Ro= 6 Ώ , R100= 7.12 Ώ
to C =100 X =100 x = 84.82oC
*فى حالة الترمومتر الغازى
Pt= 156.96 Po= 120 , P100 = 164
toC=100X =100 x = 84oC
التعليق على النتائج : درجة حرارة الترمومتر الغازى أدق لان معامل تمدد الضغط عند ثبوت الحجم كبير
=====================================================
الرئيسية 
أحدث الصور 
موضوع: الدرس الاول ... الطاقه الحراريه 
الأربعاء أبريل 15, 2009 12:42 am