1. Ртутный термометр обладает полным тепловым сопротивлением 5 К/Вт, а теплоемкость ртути 139 Дж/(кг*К), в термометре содержится 8 г ртути. За какое время этим термометром можно измерить температуру с относительной погрешностью 5%? 2. Тензорезистивный датчик включен в диагональ измерительного моста (рис.). Сопротивления плеч R2 = R3 = 100 Ом и R1 = 20 Ом, гальванометр имеет ток полного отклонения 100 мкА и внутреннее сопротивление 50 Ом. Нихромовый датчик имеет тензочувствительность 2.1 и сопротивление 20 Ом при отсутствии нагрузки. Определить максимальную деформацию, которую можно измерить, при питании моста U = 6 В. 3. Определить полосу пропускания усилителя постоянного тока, который позволяет измерить ток 15 нА, через сопротивление 10 МОм с погрешностью 1% при комнатной температуре. Считать, что ошибка измерения складывается из теплового шума сопротивления и дробового шума усилителя.

Вопрос школьника по предмету Физика

1. Ртутный термометр обладает полным тепловым сопротивлением 5 К/Вт, а теплоемкость ртути 139 Дж/(кг*К), в термометре содержится 8 г ртути. За какое время этим термометром можно измерить температуру с относительной погрешностью 5%?

2. Тензорезистивный датчик включен в диагональ измерительного моста (рис.). Сопротивления плеч R2 = R3 = 100 Ом и R1 = 20 Ом, гальванометр имеет ток полного отклонения 100 мкА и внутреннее сопротивление 50 Ом. Нихромовый датчик имеет тензочувствительность 2.1 и сопротивление 20 Ом при отсутствии нагрузки. Определить максимальную деформацию, которую можно измерить, при питании моста U = 6 В.

3. Определить полосу пропускания усилителя постоянного тока, который позволяет измерить ток 15 нА, через сопротивление 10 МОм с погрешностью 1% при комнатной температуре. Считать, что ошибка измерения складывается из теплового шума сопротивления и дробового шума усилителя.

Ответ учителя по предмету Физика

Ответ:

Измерение температуры ртутным термометром основано на том, что часть тепла передается от тела, температуру которого измеряют, ртути. Ртуть нагревается, от этого расширяется, и лишний объем ртути выдавливается из баллончика в трубку.

Удельная теплоемкость ртути равна 0,139 Дж/(г*град) , воды 4,186 Дж/(г*град) . Допустим, что масса ртути в баллончике 2 г, масса капли воды 50 мг=0,05 г. Температура ртути 20 градусов Цельсия, воды 100 градусов. В процессе измерения температуры вода остынет, а ртуть нагреется, и их температуры станут одинаковы. пусть температуры станут Х градусов. Вода отдала тепло Q1=0.05*4.186*(100-X) Дж, ртуть получила тепло Q2=2*0.139*X. Очевидно, что Q1=Q2. 0.05*4.186*(100-X)=2*0.139*X, 20,93-0.2093*X=0,278*X, 20,93=0.4873*X,

X=43. Термометр покажет 43 градуса, что явно неправильно. Чтобы правильно измерить температуру, масса воды должна быть во много раз больше массы ртути. Если интересно, можешь сам посчитать, сколько градусов получится при различных массах воды, и сколько должно быть воды, чтобы термометр показал хотя бы 99,5 градусов. 100 градусов не получится никогда, так как чтобы ртуть нагрелась, вода должна остыть.

Объяснение: