สูตรมาตราส่วนอุณหภูมิและการสอบเทียบเทอร์โมมิเตอร์

ตัวอย่างคำถามและสูตรสำหรับมาตรวัดอุณหภูมิและการสอบเทียบเทอร์โมมิเตอร์

มาตราส่วนอุณหภูมิ

1. อุณหภูมิของน้ำอุ่นตามมาตราเซลเซียสคือ 45 องศาเซลเซียส ถ้าเทียบกับมาตราฟาเรนไฮต์ อุณหภูมินี้คือ…

25
57 B.
81 C.
D. 113

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
T_C = 45^oC
ถาม : T_F = ….. ^oเอฟ ?
คำตอบ :

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

2. เทอร์โมมิเตอร์ชนิดพิเศษชนิดหนึ่งใช้มาตรวัดที่มีจุดเยือกแข็งของน้ำอยู่ที่ -15 องศาเซลเซียส^oS และจุดเดือดของน้ำ +60^oถ้าเทอร์โมมิเตอร์แสดงค่า 10°S ค่าอุณหภูมิในมาตราส่วนฟาเรนไฮต์คือ….

28^o
35 B.^o
57 C.^o
D. 92^o

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
จุดเยือกแข็งของน้ำ = -15^oS
จุดเดือดของน้ำ = +60^oS
ถามเมื่อ: 10^oS = …..^oF
คำตอบ :
ในมาตราฟาเรนไฮต์ จุดเยือกแข็งของน้ำคือ 32 องศาเซลเซียส^oฟาเรนไฮต์ และจุดเดือดของน้ำคือ 212 องศาฟาเรนไฮต์^oF. จุดเยือกแข็งและจุดเดือดของน้ำต่างกัน 212 องศา^o - 32^o = 180^o.
ในมาตราเซลเซียส จุดเยือกแข็งของน้ำคือ 0 องศาเซลเซียส^oC และจุดเดือดของน้ำคือ 100^oค. จุดเยือกแข็งและจุดเดือดของน้ำแตกต่างกัน 100 องศาเซลเซียส^o - 0^o = 100^o.
ตามมาตราส่วน S จุดเยือกแข็งของน้ำคือ -15 องศาเซลเซียส^oS และจุดเดือดของน้ำคือ 60^oS. จุดเยือกแข็งและจุดเดือดของน้ำต่างกัน 60 องศา^o – (-15^o) = 60^o + 15^o = 75^o.

แปลงมาตราส่วนเซลเซียสเป็นมาตราส่วนเซลเซียส:

แปลงหน่วยอุณหภูมิจากเซลเซียสเป็นฟาเรนไฮต์:

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

การสอบเทียบเทอร์โมมิเตอร์

3. จะใช้หลอดแก้วบรรจุแอลกอฮอล์เป็นเทอร์โมมิเตอร์ ความสูงของคอลัมน์แอลกอฮอล์เมื่อปลายหลอดสัมผัสกับน้ำแข็งที่กำลังละลายและน้ำเดือดคือ 4 ซม. และ 28 ซม. ตามลำดับ อุณหภูมิของน้ำที่ทำให้ความสูงของคอลัมน์แอลกอฮอล์เป็น 16 ซม. คือ….. ^oC
67,7
50 B.
16 C.
D. 12
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความสูงของคอลัมน์แอลกอฮอล์เมื่อปลายท่อสัมผัสกับน้ำแข็งละลาย = 4 ซม.
ความสูงของคอลัมน์แอลกอฮอล์เมื่อปลายท่อสัมผัสกับน้ำเดือด = 28 ซม.
คำถาม: อุณหภูมิของน้ำที่ทำให้คอลัมน์แอลกอฮอล์สูง 16 เซนติเมตรคือ... ^oC
คำตอบ :
อุณหภูมิที่น้ำแข็งละลาย (น้ำแข็งกำลังละลาย) คือ 0 องศาเซลเซียส^oC เพื่อให้ความสูงของคอลัมน์แอลกอฮอล์เท่ากับ 4 ซม. ซึ่งเทียบเท่ากับ 4^oC. อุณหภูมิของน้ำเดือดคือ 100 องศาเซลเซียส^oC เพื่อให้ความสูงของคอลัมน์แอลกอฮอล์เท่ากับ 28 ซม. ซึ่งเทียบเท่ากับ 100^oC.

ความแตกต่างของความสูงของคอลัมน์แอลกอฮอล์คือ 28 ซม. – 4 ซม. = 24 ซม.
ความแตกต่างในมาตราส่วนอุณหภูมิเซลเซียสคือ 100^oC - 0^oC = 100^oC.

100^oC / 24 ซม. = 4,17 ^oซี/ซม.
ดังนั้นคอลัมน์แอลกอฮอล์สูง 1 ซม. จึงเทียบเท่ากับ 4,17 ^oC.

เมื่อความสูงของคอลัมน์แอลกอฮอล์เท่ากับ 4 ซม. อุณหภูมิของน้ำจะเท่ากับ 0 องศาเซลเซียส^oค. ถ้าความสูงของคอลัมน์แอลกอฮอล์คือ 16 ซม. อุณหภูมิของน้ำในหน่วยเซลเซียสคือเท่าใด? 16 ซม. – 4 ซม. = 12 ซม. ดังนั้น 12 x 4,17 = 50,04 ^oC.
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

4. สิ่งที่ไม่จำเป็นในการกำหนดมาตราส่วนของเทอร์โมมิเตอร์คือ….
A. จุดคงที่บน
ข. จุดเดือด
C. จุดคงที่ล่าง
ง. ความกว้างของมาตราส่วน
การอภิปราย
สิ่งที่จำเป็นในการกำหนดมาตราส่วนของเทอร์โมมิเตอร์คือจุดคงที่บน (จุดเดือด) และจุดคงที่ล่าง (จุดเยือกแข็ง) ดังนั้น สิ่งที่ไม่จำเป็นในการกำหนดมาตราส่วนของเทอร์โมมิเตอร์จากคำถามข้างต้นคือความกว้างของมาตราส่วน
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

5. เทอร์โมมิเตอร์แบบไม่มีขีดบอกระดับบรรจุปรอท เมื่อวางในน้ำแข็ง ปรอทจะสูง 5 เซนติเมตร และเมื่อวางในน้ำเดือด ปรอทจะสูง 30 เซนติเมตร เมื่อเทอร์โมมิเตอร์แสดงค่า 25^oC ความยาวของคอลัมน์ปรอทคือ….
ก. 6,25 ซม.
ข. 10,25 ซม.
ค. 11,25 ซม.
ด. 22,50 ซม.
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความยาวของปรอทเมื่อจุ่มลงในน้ำแข็งละลาย = 5 ซม.
ความยาวของปรอทเมื่อแช่ในน้ำเดือด = 30 ซม.
คำถาม: ความยาวของปรอทในปรอทเมื่อเทอร์โมมิเตอร์แสดงค่า 25 คือเท่าใด^oC
คำตอบ :
อุณหภูมิหลอมเหลวของน้ำแข็ง (น้ำแข็งกำลังละลาย) คือ 0 องศาเซลเซียส^oดังนั้น ความยาวของคอลัมน์ปรอทจึงเท่ากับ 5 ซม. ซึ่งเทียบเท่ากับ 0^oC. อุณหภูมิของน้ำเดือดคือ 100 องศาเซลเซียส^oดังนั้น ความยาวของคอลัมน์ปรอทจึงเท่ากับ 30 ซม. ซึ่งเทียบเท่ากับ 100^oC.

ความแตกต่างของความยาวของคอลัมน์ปรอทคือ 30 ซม. – 5 ซม. = 25 ซม.
ความแตกต่างในมาตราส่วนอุณหภูมิเซลเซียสคือ 100^oC - 0^oC = 100^oC.

25 ซม. / 100^oC = 0,25 ซม. / ^oC
ถ้าระดับปรอทเพิ่มขึ้น 0,25 เซนติเมตร จะเทียบเท่ากับการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ 1 องศาเซลเซียส

เมื่ออุณหภูมิน้ำเป็น 0^oC. ความยาวของคอลัมน์ปรอทคือ 5 ซม. ดังนั้นถ้าอุณหภูมิของน้ำคือ 25^oดังนั้น ความยาวของคอลัมน์ปรอทคือ 5 ซม. + (0,25 x 25) = 5 ซม. + 6,25 ซม. = 11,25 ซม.
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.