Vì sao các quả cầu trong nhiệt kế Galileo nổi chìm khi nhiệt độ đổi?
Khoa học tự nhiên 6 – phần Vật lý · Khám phá mở rộng
Các quả cầu nổi hay chìm vì nhiệt độ làm khối lượng riêng của chất lỏng bao quanh thay đổi. Mỗi quả cầu cùng nhãn được điều chỉnh để chuyển trạng thái gần một ngưỡng nhiệt độ nhất định. Màu trong quả cầu chủ yếu giúp quan sát, không phải thứ tự đo nóng lạnh.
Chất lỏng thay đổi, dù quả cầu trông vẫn như cũ
Một vật được chất lỏng đẩy lên. Khi xét cùng một quả cầu, khả năng nổi phụ thuộc sự so sánh giữa khối lượng riêng trung bình của quả cầu và chất lỏng quanh nó. Trong miền làm việc của nhiệt kế này, chất lỏng nóng lên có khối lượng riêng giảm. Một quả cầu đang đủ nhẹ để nổi có thể trở nên tương đối nặng hơn môi trường rồi chìm.
Khi phòng nguội, quá trình có thể diễn ra theo chiều ngược. Ta không cần giả định bên trong từng quả cầu có một động cơ hoặc chất lỏng màu đang tự đẩy nó.
Vì sao cần nhiều quả cầu?
Các quả cầu không hoàn toàn giống nhau về khối lượng trung bình trên cùng thể tích. Những nhãn gắn kèm cũng thuộc phần được hiệu chuẩn. Vì thế chúng không đồng loạt chuyển trạng thái ở một nhiệt độ duy nhất; vị trí của nhóm nổi giúp đọc một khoảng nhiệt độ.
Chẳng hạn, đặt thiết bị trên giá sách cho ta quan sát nhiệt độ phòng qua vị trí các nhãn. Phải dùng cách đọc của nhà sản xuất: một số mẫu đọc nhãn ở quả thấp nhất trong nhóm đang nổi. Không thể thay tùy ý nhãn hoặc quả cầu rồi vẫn mong số đo đúng.
Đây không phải một nhiệt kế dùng cho mọi tình huống
Thiết bị cần thời gian trao đổi nhiệt với môi trường, có miền đo và những mức chia riêng. Nó không thích hợp để thay nhiệt kế y tế chỉ vì cùng mang tên nhiệt kế. Đặt gần nguồn nóng hoặc dưới nắng cũng có thể làm nhiệt độ thiết bị khác nhiệt độ phòng muốn biết.
Tên gọi Galileo không đủ để khẳng định ai đã chế tạo mẫu trang trí hiện đại này. Bài tập trung vào nguyên lí, không kể một giai thoại phát minh chưa được kiểm chứng.
Ghi nhớ: Nhiệt độ thay đổi môi trường chất lỏng; các quả cầu đã hiệu chuẩn biến thay đổi ấy thành vị trí đọc được.
Đọc thêm
- Chọn nhiệt kế phù hợp với vật cần đo
- Vì sao những khối trong đèn dung nham liên tục nổi lên rồi chìm xuống?