Сайт по физике

Различные металлы содержат разное число свободных электронов на единицу объема. Представим, что в металле А это число равно n₁ м^-3, а в металле В -  n₂ м^-3. Когда А и В приведены в соприкосновение так, чтобы электроны могли свободно двигаться от одного к другому (см. рис.), то происходит перераспределение электронов между металлами до тех пор, пока их число на единицу объема в металлах А и В не будет одинаковым, скажем, n.

Биметаллическая пластина, закрученная в виде спирали, может быть использована в качестве термометра. Когда температура повышается, то изгиб  спирали тоже увеличивается, заставляя вращаться шкив, к которому присоединен ее подвижный конец, и таким образом двигая стрелку по шкале. Этот вид термометра может быть прочным и очень компактным (примерно как карманные часы по размерам) и использоваться для фиксации температуры в холодильниках, духовках и пр.

В предыдущих публикациях на нашем сайте globalphysics.ru мы уже рассмотрели приборы, применяемые для измерения температуры - термометры. А также основные шкалы температуры: по Цельсию и Кельвину. Сегодня мы поговорим о разновидностях этих приборов.

Максимальный термометр отмечает наивысшую температуру окружающей среды, которую она достигает за данный период времени, а минимальный термометр фиксирует наиболее низкую температуру, которая достигается за время измерений.

Для того чтобы температурные показания имели одинаковое значение, где бы они ни снимались, необходимо иметь определенную шкалу температуры. Шкала должна определяться двумя фиксированными точками отсчета, которые легко получаются и воспроизводятся. Нижняя фиксированная точка - это температура таяния чистого льда при давлении в одну стандартную атмосферу.

Верхняя фиксированная точка - это температура сухого пара кипящей воды при давлении в одну стандартную атмосферу. Необходимо фиксировать давление, поскольку и точка замерзания, и точка кипения воды меняются с давлением.

О различии между тепловой энергией и температурой было упомянуто ранее. Аналогом, поясняющим это различие, является водоем. Нас обычно не интересует общий объем воды в водоеме, но зато для нас важен уровень воды в нем. Если х м³ воды добавлено в водоем, то повышение уровня Δh имеет значение, как и понижение уровня, когда вода забирается из колодца. Точно так же общее количество тепловой (внутренней) энергии в теле обычно не представляет интереса. Однако важно знать изменение температуры, если Q джоулей тепловой энергии поглощено или выделено телом.

Масса m любого вещества равна его объему V, умноженному на его плотность р: m = V х p. Когда вещество нагревается, его масса m не изменяется. Поэтому, когда его объем увеличивается при возрастании температуры, его плотность должна уменьшаться. Это изменение плотности неособенно заметно в твердых телах, но оно весьма важно для жидкостей и газов (текучих), поскольку является причиной возникновения конвекционных потоков. Расширение U-образной трубки не должно приниматься во внимание при рассмотрении расширения жидкости.

Большинство веществ расширяется в равной степени во всех направлениях, хотя и некоторые, например дерево, имеют различную способность к расширению вдоль и поперек волокон. Ясно, что металлический стержень расширяется во всех направлениях одинаково, но поскольку на практике учитывается лишь его длина, то удобно принимать во внимание только расширение вдоль его длины и говорить о линейном расширении.