Diezmilésimas de grado de una botella. dibujo, descripción

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Diez milésimas de grado de una botella. laboratorio de ciencias para niños

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Los equipos científicos modernos tienen una enorme sensibilidad y funcionan con una precisión colosal. Se midieron las masas de partículas elementales individuales y los tamaños de átomos y moléculas. Los termómetros son capaces de detectar diferencias de temperatura de milésimas de grado y los interferómetros son capaces de detectar desplazamientos del orden del diámetro de un átomo. Todos estos instrumentos de alta precisión son extremadamente complejos y se crean utilizando las últimas innovaciones técnicas.

Pero se puede construir un termómetro extremadamente sensible a partir de los objetos más simples: una botella de vidrio, un bolígrafo vacío, una regla y un trozo de plastilina.

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Corta la unidad de escritura de la varilla, pon una gota de tinta en el tubo e insértala en el cuello de la botella, sellándola herméticamente con plastilina. Coloque la botella de lado para evitar que la gravedad actúe sobre la botella. Coloca una regla con divisiones milimétricas al lado. El dispositivo está listo.

Durante un tiempo, la burbuja de tinta se moverá hacia la derecha o hacia la izquierda debido a que cambia la temperatura del recipiente, entrando en equilibrio térmico con el aire. Esperemos a que se detenga y observemos en qué división termina. Toquemos ahora la pared de la botella con el dedo. El aire que contiene se calentará, se expandirá y la burbuja del tubo se moverá unos milímetros. Evaluemos la precisión de nuestro dispositivo.

La dependencia del cambio en el volumen del gas con respecto a la temperatura está determinada por la fórmula formulada por el físico y químico francés Joseph Louis Gay-Lussac en 1802:

V_t=V(1 + B_tdt),

donde V es el volumen inicial de gas; V_t - el volumen que empezó a ocupar cuando la temperatura cambió en dt; B_t\u1d 273/XNUMX grados^-1 - coeficiente de expansión volumétrica del gas. Muestra que el volumen de una determinada masa de gas cuando se calienta aumenta en 1/273 de ese volumen V₀, que ocupaba esta masa a 0°C. Pero, como estamos realizando un experimento puramente cualitativo, reducimos el volumen de gas V al valor V₀ no tiene sentido

Diez milésimas de grado de una botella
La gráfica de la ecuación de Gay-Lussac es una línea recta en coordenadas: temperatura T - volumen V. A medida que disminuye la temperatura, el volumen del gas disminuye y se vuelve igual a cero a una temperatura de -273,15 ° C. En realidad, esto es imposible: las moléculas de gas tienen un volumen que, por supuesto, no puede escapar a ninguna parte.

De la fórmula de Gay-Lussac se sigue que

dt = (V_t -V)/VB_t = dV/VB_t.

Botella de vidrio volumen V₀ = 750 cm³ = 7,5 * 10³ mm³, diámetro del tubo interior D = 1,5 mm, radio r = 0,7 mm, área del orificio s ~ 1 mm². Supondremos que la posición de la burbuja se puede determinar con una precisión de 1 mm y, por tanto, se puede detectar un cambio en el volumen de aire en el recipiente de 1 mm.³. Sustituyendo estos valores en la fórmula anterior, obtenemos dt = 1*273/7,5*10³ = 3,64 * 10^-4 grados.

Esta es una precisión muy alta. Pero, lamentablemente, utilizar un dispositivo de este tipo en la práctica es problemático. Responderá con no menos sensibilidad a los cambios en la presión atmosférica, al enfriamiento por corrientes de aire y otras influencias extrañas.

Autor: S.Trankovsky

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