為什么溫度計里不是裝水 來自物理網資料整理
1.由于熔點和沸點的原因
在標準狀態(tài)下水的熔點(凝固點)是0℃,水的沸點是100℃.而水銀的熔點(凝固點)是一38.5℃,沸點是357℃;酒精的熔點(凝固點)是一114℃,沸點是78℃;好的煤油熔點(凝固點)是一30℃,沸點是325℃。
如果用裝水的溫度計測量氣溫,冬天在0℃以下,水凝固成了冰,無法測量;當溫度達到100℃水就沸騰,雖然由于管內隨著水蒸氣壓強的增大會提高水的沸點,但其中水的體積膨脹與蒸汽壓強增大的比例關系很復雜,不是一個正比關系,所以不能用其測量l00℃以上的溫度。水銀就不同,用它可以測量-38.5℃-357℃之間的溫度;酒精雖然沸點不高,但是它的熔點(凝固點)是一114℃,即在零下114℃以上都不會凍結;用煤油可測量一30℃~325℃之間的溫度。
2.由于熱膨脹系數(shù)的原因
水的熱膨脹系數(shù)為2.1×10-3/℃,水銀、酒精、煤油的熱膨脹系數(shù)分別為1.8×10-4/℃、1.1×10-3/℃,1.0×10-3/℃。同樣體積的液體都升高1℃,酒精和煤油膨脹的體積約是水的5倍,那么在利用體積變化的刻度方面,水的刻度距離小,酒精和煤油的刻度距離大,相同的溫度間隔距離大,不僅為測量和讀數(shù)帶來方便,且能夠測量較小溫度變化值。
3.由于比熱容的原因
水的比熱容為4.2×103J/(kg•℃),水銀、酒精、煤油的比熱容分別為0.14×103J/(kg•℃),2.4×103J/(kg•℃),2.1×103J/(kg•℃):水的比熱容是水銀的30倍,如果質量相同的水和水銀,吸收相等的熱量,水銀升高的溫度是水的30倍;可見用裝水的溫度計對于被測物體的溫度影響大,達到熱平衡的時間長;而水銀溫度計對于被測物體的溫度影響小,達到熱平衡的時間短。特別是測量比較小的物體,如果溫度計對它有影響,其溫度的測量值就不準確了。
4.由于水有反常膨脹現(xiàn)象的原因
水在4℃以上,與一般的物質相同是熱脹冷縮的,而在0℃和4℃之間卻是冷脹熱縮,且這段冷脹熱縮的系數(shù)與熱脹冷縮的不同。這是水的一種特殊性質,如果溫度計里裝的是水,不僅無法標度0℃到4℃之間的刻度,在用這樣的溫度計測量4℃左右的溫度時,無法確定其讀數(shù)。
從以上的分析我們可以看出,溫度計里不能裝水的原因是多方面的,主要是根據液體的物理性質而選定。再則不同液體的溫度計的測量范圍和用途又各不相同,如酒精溫度計就不能用于測量高溫,體溫計就是用的水銀溫度計等等。
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