伽利略溫度計

出自 全民科學平台
於 2020年7月7日 (二) 07:39 由 林子君 (對話 | 貢獻) 所做的修訂
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原始設計者:張雲鳳

伽利略溫度計(英文:Galileo thermometer)和溫度與密度有關,因為溫度改變,使液體密度改變,影響懸浮的重物的浮力,使其上下移動。





1.現象說明

伽利略溫度計由玻璃圓筒、透明液體及帶有不同溫度圓盤的玻璃小球所構成。 當溫度改變時,懸浮的玻璃小球上下移動,直到與周圍的液體密度相等。密度最低的玻璃小球會在最頂部,最高的在最底部。 每個玻璃小球都掛著刻有數字的金屬圓盤,讀取周遭溫度時,尋找懸浮在頂部最底端的玻璃小球所顯示的數字。

2.探究問題

透明液體成分是什麼? 玻璃小球中的彩色液體的成分呢? 我們將探討透明液體的性質,溫度對其密度的影響,以及不同玻璃小球如何上下移動。



3.實作項目

  • 3.1 將伽利略溫度計放入冰浴中,觀察重物的移動方式。將你的觀察寫下來。
  • 3.2 猜想透明液體應為何種物質? 並畫出其化學結構。
  • 3.3 認識浮力,觀看浮力影片,思考物體為何會下沉或漂浮。
https://www.youtube.com/watch?v=nMlXU97E-uQ



4.分析與結論

  • 4.1 伽利略溫度計玻璃圓筒中的液體與玻璃小球中的液體均是酒精(C2H5OH ),結構為
酒精沸點為78.4℃,低於水的沸點100℃,當溫度升高時,酒精密度應為越來越小,還是越來越大呢? 玻璃小球所受的浮力如何變化呢?
  • 4.2 如果將液體改成水,伽利略溫度計還能正常使用嗎? 為什麼?
是否可以找出其他物質,來代替酒精,能否找出哪些物質的密度也會隨著溫度而改變?
  • 4.3 玻璃小球中的液體密度若低於玻璃圓筒中的液體,則會漂浮,反之,則會下沉。
因此藉由外界的熱傳導入玻璃圓筒中酒精,影響其密度,玻璃小球開始移動。試以”氫鍵”、”動能”、”熱” 描述溫度變化如何影響酒精的密度。



5.教學目標與評量

  • 5.1 能從不同密度物質,了解其浮力與重力之間的關係。
  • 5.2 認識伽利略溫度計運作原理,並認識溫度如何影響密度及浮力。
  • 5.3 學習自己動手製作屬於自己的伽利略溫度計,並使用不同液體取代酒精。



6.參考資料

  • 6.1 參考文獻
[1] 伽利略溫度計簡介  : https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BC%BD%E5%88%A9%E7%95%A5%E6%BA%AB%E5%BA%A6%E8%A8%88
[2] 乙醇 : https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B9%99%E9%86%87