自制液体温度计 3D 探究实验室标准大气压 (1 atm)

拖拽旋转视角 · 滚轮缩放 · 实时热力学与流体体积仿真

核心原理

1. 原理：液体的热胀冷缩

自制温度计在小玻璃瓶中装满染色液体（如红墨水），瓶口用橡皮塞塞紧并插有一根两端开口的细玻璃管。当外界温度升高时，液体受热膨胀，体积增大，沿细管上升；温度降低时，液体遇冷收缩，液柱下降。

物理关系式：液柱高度变化 Δh

ΔV = V₀ · β · ΔT ⇒ Δh = ΔV / (π · r²)

受热时分子热运动加剧，分子间距变大，宏观表现为液体体积膨胀。

微观视角：液体分子热运动与间距剧烈程度: 正常

分子动能 ∝ 温度 (25.0°C)

25.0 °C

0°C (冰水混合物) 50°C (温水) 100°C (沸水)

改进 1：让液柱变化更明显

相同体积膨胀下，管越细，液柱升降越显著

灵敏度: 1.0x

改进 2：提高传热效率 (缩短测温用时)

玻璃是热的不良导体，薄壁可大幅加快热传递

响应: 较慢

改进 3：数值量化与摄氏温标标定

0℃(冰水混合物)与100℃(沸水)之间100等分

实时传热响应曲线 (环境温度 vs 瓶内液体温度) 热平衡已达成

环境温度内部液温