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1、七上八下製作伽利略溫度計,作者：805 黃博嵩 指導老師：杜雯華老師,一、研究動機,最近的理化課本正好講到熱與溫度，其中的一兩小節有提到溫度計。我們平常最容易看到的便是酒精與水銀溫度計，再者就是耳溫槍、液晶溫度計了。這時就有了疑問：如果定體積膨脹的水銀、酒精溫度計發明之前（當然耳溫槍、液晶溫度計就別提了！）人們是怎樣去思考溫度測量的客觀標準，或是試著使用別的原理來製作？於是我們就展開研究了！,二、研究目的,1.深入了解伽利略溫度計之原理。2.使用唾手可得的資源做出溫度計。3.比較所製造之兩種伽利略溫度計有何差性。4.比較製造出來的溫度計與實際應用的溫度計有何差別。,三、實驗器材,四、研究過程,
2、第一種溫度計1.先將約5公升的保特瓶切除上半部，成為一個小水桶。倒入自來水至水桶放置約一小時，控制常溫為33。2.將四個玻璃瓶標上A、B、C、D後，加入90ml的水。3.將A瓶染成黑色，B瓶為綠色，C瓶紅色，D瓶藍色後蓋緊蓋子，以方便區分。4.先放入A瓶至水中，微調使其剛好浮在水面下。之後加入熱水，讓水變溫成40後再放入B瓶，依照A瓶的步驟再讓B瓶浮在水面下。5.之後，用冰塊將水溫降溫至20放C瓶，10放D瓶。6.開始測試，以6為最低溫度依序升溫，50為最高溫度依序降溫。,第二種溫度計1.將保麗龍碗剪成四片長寬約3cm的正方形片，再將圖釘釘在正方片中央。2.將釘了圖釘的正方片標上A、B、C、D
3、，放入裝了五分滿自來水的圓筒狀玻璃瓶中。（水溫為33）3.用剪刀剪正方片，使其能夠沉下去，才能造成變化。4.先放入A正方片至水中。之後加入熱水，讓水變溫成40後再放入B正方片。5.之後，用冰塊將水溫降溫至20放C正方片，10放D正方片。6.開始測試，以6為最低溫度依序升溫，50為最高溫度依序降溫。,五、實驗結果,第一種溫度計（標紅色之溫度為該指標物到瓶底者）,五、實驗結果,第一種溫度計（標藍色之溫度為該指標物到水面者）,五、實驗結果,第二種溫度計（標紅色之溫度為該指標物到水面者）,五、實驗結果,第二種溫度計（標藍色之溫度為該指標物到瓶底者）,六、結論,1.從第一種溫度計的實驗中，我們可以知道，
4、當溫度升高時，小瓶子會下沉，當溫度下降時瓶子會浮起。2.從第二種溫度計的實驗中，我們得知，溫度升高，正方片會浮起，溫度下降時則會下沉。,六、結論,另外從實驗中我們可以知道：1.指標物欲從底部到水面，或從水面到底部的溫度差約為242.兩種溫度計中任一指標物升溫和降溫時停止變化的溫度點之溫差約為13，也恰好與該指標物放置時的溫度約略相似。,七、討論,Q1：為什麼指標物有此浮沉現象？A1：這種溫度計並不單只是以酒精或水銀熱脹冷縮使其體積變化的原理來呈現的，而是加上以溫度的變化，使桶子中的水產生密度的變化，指標物才會在桶中造成浮浮沉沉的奇妙現象，這稱為伽利略溫度計。,七、討論,Q2：為何兩種溫度計的變
5、化現象不 同？A2：因爲氣體膨脹量液體固體。而保麗龍所做成的正方片中含有空氣，溫度變化時，空氣的體積變化量大於水，小瓶子恰恰相反，所以兩者的變化情況才會不同。,七、討論,Q3：雖然這兩種伽利略溫度計都是以桶 中的水的質量不變，體積變化所以密度也跟著變化。的原理來測知溫度的改變。但是其中有何差異及其優劣性？A3：以實驗數據來看，兩者相差不顯著。但第二種操作起來較方便，指標物也方便添加。,七、討論,Q4：這種溫度計與我們實際使用的溫度計的差別與其優劣性為何？A4：依我的論點來看，實際使用的溫度計的差異性比兩種伽利略溫度計低，但這是廢物利用下的產物。,七、討論,要製作良好的溫度計，有四項要素1.體積小 2.變化量固定 3.靈敏 4.精密度高，其實這兩種溫度計都不合格。市面上也有販售伽利略溫度計，以第一種較為常見，其中指標物都已精密的測量、調整過，而且裡面的玻璃球染上不同的顏色，價錢令人傻眼！小小一個，可能就要幾千塊。第一種溫度計精密製作的技術不是我能掌控的，我想我會朝第二種溫度計繼續發展。（如指標物材質、外圍控制之液體等）,八、參考文獻,1.中華百科全書（7）台灣書局 p.219221932.隨手可做有趣的科學實驗I 世茂出版社 p78813.自然與生活科技2上 課本、手冊 南一書局 第四章 冷暖天地,
