Температура. Современные приборы измерения температуры тела

Температура. Современные приборы измерения температуры тела

Секциясы: физика

Зерттеу жұмысы

«Температура. Современные приборы измерения температуры тела».

Дмитриенко Надежда

курс УА-912, «Есеп және аудит »

Мемлекеттік емес білім беру мекемесі

« Батыс Қазақстан инженерлік-экономиқалық колледжі»

Ғылыми жетекші : физика пәнінің

жоғары санатты оқытушысы Н.В. Никитенко

Ақсай 2014ж.

Тема исследовательской работы «Температура. Современные приборы измерения температуры тела»

Цель работы:

Изучить: температурные зоны на поверхности Земли, на человеческом теле;

современные приборы измерения температуры человеческого тела;

спрос на наиболее востребованные термометры.

Задачи:

)        Изучить теорию по данной теме.

2)      Выявить преимущества и недостатки различных видов термометров и правила их использования

)        Исследовать наличие и востребованность различных видов термометров в аптеках г. Аксая.

В настоящее время новых информационных технологий измерение температуры тела осуществляется различными видами термометров. Какие из них наиболее востребованы и почему выясняли учащиеся исследовательской группы.

Введение

Данная тема исследования выбрана не случайно. При изучении темы из курса физики: «Температура и методы её измерения» учащиеся не смогли ответить на вопрос: «Какие виды современных термометров вы знаете?»

В настоящее время новых информационных технологий измерение температуры тела может осуществляться более точными и удобными приборами. Какие из них имеются в аптеках города, и какие пользуются наибольшим спросом и почему выясняли у фармацевтов и жителей города.

Провели опрос фармацевтов:

.Какие виды термометров есть в продаже?

. Какие термометры пользуются наибольшим спросом и почему?

Провели опрос жителей города Аксая:

.Какие виды термометров вы знаете?

. Какому термометру отдаёте предпочтение и почему?

График проведения исследовательской работы по теме: «Температура. Современные приборы измерения температуры тела»

Члены научно-исследовательской группы учащиеся 1 курса

по специальности «Учёт и аудит»:

.        Дмитриенко Надежда

2.       Черныпко Татьяна

.        Дюсекенова Раушан

.        Шарипова. Мадина

.        Хабдихамитова Нурсауле

План доклада

1.Температура. Шкалы измерения температуры. Максимальное и минимальное значение в условиях Земли.

. Температура среды обитания человека

. Температурный фактор на территории Земли

4. Распределение температуры в различных областях тела в условиях холода (А) и тепла (Б).

. Виды термометров. Их преимущества и недостатки.

. Правила использования термометров.

. Исследования, проведённые в аптеках г. Аксая

. Используемая литература и ресурсы интернет

1.Температура. Шкалы измерения температуры. Максимальное и минимальное значение в условиях Земли

температура тело человек холод

Температура - одно из фундаментальных понятий в физике, она играет огромную роль в том, что касается земной жизни любых форм.

Существует несколько шкал измерения температуры, которые используются в настоящее время.[9]

Связь между температурой по Цельсию с температурой по Кельвину и по Фаренгейту отраженна в таблице 1.

Таблица 1 .Связь между температурой по Цельсию с температурой по Кельвину и по Фаренгейту

Самая высокая температура, созданная человеком, ~ 10 трлн. К (что сравнимо с температурой Вселенной в первые секунды её жизни) была достигнута в 2010 году при столкновении ионов свинца, ускоренных до околосветовых скоростей. Эксперимент был проведён на Большом Адронном Коллайдере [3].

Самая высокая теоретически возможная температура - планковская температура. Более высокая температура по современным физическим представлениям не может существовать, так как придание дополнительной энергии системе, нагретой до такой температуры не увеличивает скорости частиц, а только порождает в столкновениях новые частицы, при этом число частиц в системе растёт и растёт масса системы. Можно считать, что это температура “кипения” физического вакуума. Она примерно равна 1.41679(11)·1032 K (примерно 142 нониллионаК)

Расчётная формула Тp =  =  = 1.41679*1032 К

Температура Планка составляет 141нониллионов 679 октиллионов Кельвинов

mp = планковская масса = 2,176 51*10-8 кг

с- скорость света в вакууме = 3*108 м/с

постоянная Дирака = 6,58211899*10-16 эВ/с

k- постоянная Больцмана = 1,38*10-23 Дж/К

G - гравитационная постоянная = 6,6720*10-11 н*м2 /кг 2 [10]

Самая низкая температура, достигнутая человеком, была получена в 1995 году Эриком Корнеллом и Карлом Виманом из США при охлаждении атомов рубидия.. Она была выше абсолютного нуля менее чем на 1/170 миллиардную долю кельвина (5,9·10 -12 ) [4].

Рекордная низкая температура на поверхности земли −89.2 °С была зарегистрирована на советской внутриконтинентальной научной станции Восток, Антарктида (высота 3488 м над уровнем моря) 21 июля 1983 года. Рекордно высокая температура на поверхности Земли + 56,7 ˚C была зарегистрирована 10 июля 1913 года на ранчо Гринленд в долине Смерти (штат Калифорния, США).

. Температура среды обитания человека

Некоторые народы живут в весьма экстремальных условиях и необычных местах, не совсем удобных для жизни. Например, одни их самых холодных населенных пунктов - поселок Оймякон и город Верхноянск в Якутии, Россия. Температура зимой тут в среднем

составляет минус 45 градусов Цельсия.

Самый холодный более крупный город тоже находится в Сибири - Якутск с населением около 270 тысяч человек. Температура зимой там составляется также около минус 45 градусов, а вот летом может подниматься до 30 градусов!

Самая высокая среднегодовая температура была замечена в оставленном городе Даллол, Эфиопия. В 1960-х годах тут зафиксировали средний показатель температуры + 34 С0 . Среди крупных городов самым жарким считается город Бангкок, столица Таиланда, где средняя температура составляет в марте-мае также около 34 градусов.

Самая экстремально высокая температура, где работают люди, замечена в золотых шахтах Южной Африке. Температура на уровне около 3 километров под землей оставляет плюс 65 градусов Цельсия. Предпринимаются меры для охлаждения шахт, например, используют лед или изолирующие покрытия для стен, чтобы шахтеры могли работать без перегревания[5].

Значение температуры состоит, прежде всего, в непосредственном ее влиянии на скорость и характер протекания реакций обмена веществ в организмах. Биологические свойства живых организмов, их клеток и клеточных структур, а также белков предопределяют возможность их жизнедеятельности в интервале температур от 0 до 50°С, однако общий температурный диапазон активной жизни на планете значительно шире и ограничивается следующими пределами (табл. 2).[6]

Таблица 2. Температурный диапазон активной жизни на планете, С0

Жизнедеятельность большинства организмов, их активность зависит главным образом, от тепла, поступающего извне, а температура тела - от значений температуры окружающей среды и энергетического баланса (соотношения поглощения и отдачи лучистой энергии).

Для каждого организма или группы особей существует оптимальная зона температуры, в пределах которой деятельность выражена особенно хорошо[6].

. Температурный фактор на большой территории Земли

Температурный фактор на большой территории Земли подвержен резко выраженным суточным и сезонным колебаниям, что в свою очередь обусловливает соответствующий ритм биологических явлений в природе. В зависимости от обеспеченности тепловой энергией симметричных участков обоих полушарий земного шара, начиная от экватора, различают следующие климатические зоны:

. Тропическая зона. Минимальная среднегодовая температура превышает 16 °С, в самые прохладные дни не опускается ниже 0°С. Колебания температуры во времени незначительны, амплитуда не превышает 5 °. Вегетация круглогодичная.

. Субтропическая зона. Средняя температура самого холодного месяца не ниже 4 °С, а самого теплого - выше 20 °С. Минусовые температуры редки. Устойчивый снежный покров зимой отсутствует. Вегетационный период продолжается. 9-11 мес.

. Умеренная зона. Хорошо выражены летний вегетационный сезон и зимний период покоя растений. В основной части зоны устойчивый снежный покров. Весной и осенью типичны заморозки. Иногда эта зона подразделяется на две: умеренно теплую и умеренно холодную, для которых характерно четыре времени года[7].

. Холодная зона. Среднегодовая температура ниже 0 °С, заморозки возможны даже в течение короткого (2-3 мес.) вегетационного периода. Очень велико годовое колебание температуры.

Закономерность вертикального размещения растительности, почв, животного мира в горных районах обусловлена главным образом также температурным фактором. В горах Кавказа, Индии, Африки можно выделить четыре-пять растительных поясов, последовательность которых снизу вверх отвечает последовательности широтных зон от экватора к полюсу на одной и той же высоте.

. Температурные характеристики внутренних частей тела

Рис. 1 Распределение температуры в различных областях тела в условиях холода (А) и тепла (Б).

Известны физиологические колебания температуры тела в течение суток - суточные ритмы: разница между ранне-утренней и вечерней температурой тела у человека достигает 0,5-1,0 °C. Температурные различия между внутренними органами достигают нескольких десятых градуса. Разница между температурой внутренних органов, мышц и кожи может составлять до 5-10 °C, что затрудняет определение средней температуры тела, необходимой для определения термического состояния организма в целом.

Следуя суточному ритму, наиболее низкая температура тела отмечается утром, около 6 часов, а максимальное значение достигается вечером. Как и многие другие биоритмы, температура следует суточному циклу Солнца, а не уровню нашей активности. Люди, работающие ночью и спящие днем, демонстрируют тот же цикл изменения температуры, что и остальные. Уровень температуры ниже 35 °C указывает на наличие серьёзного заболевания (обычно это результат облучения). Жертвы переохлаждения впадают в ступор, если температура их тела снижается до отметки 32,2 °C, большинство теряют сознание при 29,5 °C и погибают при температуре, ниже 26,5 °C. Рекорд выживания в условиях переохлаждения составляет 14,2 °C, а при экспериментальных исследованиях 8,8 °C. На температуру влияют пол и возраст. У девочек температура тела стабилизируется в 13-14 лет, а у мальчиков - примерно в 18 лет. Средняя температура тела мужчин примерно на 0,5-0,7° выше, чем у женщин[11].

Нормальная температура человеческого тела близка к той, при которой вода составляющая значительную часть человеческого тела) имеет наименьшую теплоёмкость.

Впервые температура человеческого тела (оральная температура) была измерена в Германии в 1851 году с помощью одного из первых образцов появившихся ртутных термометров.

При температуре тела 30 °C обменные процессы замедляются на 50 %, при 25 °C скорость обмена веществ уменьшается до 25 %.

Температура тела может повышаться по разным причинам. Например, микробы при попадании в организм выделяют токсины (яды), являющиеся белковыми веществами, чужеродный белок вызывает реакцию в организме, влияющую на выработку специфических веществ, которые действуют на температурный центр мозга, что, в свою очередь, изменяет температуру в сторону её повышения. Психосоматический скачок температуры тела является весьма распространённым явлением. Человек убеждает себя, что температура тела растет, и через какое-то время температура тела действительно завышается. Самая низкая в мире температура тела 14,2 °C зафиксирована 23 февраля 1994 года у 2-летней канадской девочки, проведшей 6 часов на морозе[11].

Самая высокая температура тела была зарегистрирована 10 июля 1980 года в больнице в городе Атланте, США у 52-летнего Уилли Джонса, получившего тепловой удар. Температура его оказалась равна 46,5 °C. Из больницы пациент был выписан через 24 дня.

Для клинических целей предпочтительнее измерять ректальную температуру, несмотря на то что она не полностью удовлетворяет всем выдвинутым требованиям. Когда термометр вводят через анальное отверстие в прямую кишку на глубину 10-15 см, наблюдаются температурные градиенты до 1 °С. Пространственная неравномерность температуры в прямой кишке частично объясняется тесной связью между венозными сплетениями прямой кишки и кожи. Таким образом, для проведения сравнительных измерений температуры важно вводить термометр на стандартную глубину.

Оральная температура (точнее, подъязычная температура) обычно на 0,2-0,5 °С ниже ректальной. В данном случае также имеют место температурные градиенты: на оральную температуру влияет температура вдыхаемого воздуха, а также пищи и питья.

Подмышечная температура также может служить показателем внутренней температуры тела, поскольку, когда рука плотно прижата к грудной клетке, температурные градиенты (рис 1) смещаются так, что граница внутреннего слоя доходит до подмышечной впадины. Однако для того, чтобы температура между плотно прижатыми друг к другу участками поверхностного слоя тела достигла своего окончательного значения, в этих участках должно накопиться значительное количество тепла. Если поверхностные ткани были первоначально охлаждены в условиях низкой температуры окружающей среды и в них произошло сужение сосудов (это особенно часто бывает при простуде), то для установления теплового равновесия в этих тканях должно пройти около получаса.

Наконец, по некоторым особым соображениям местом измерения внутренней температуры выбирают наружный слуховой проход уха. В этом случае температуру измеряют при помощи гибкого датчика, помещаемого поблизости от барабанной перепонки; датчик предохраняют от внешних температурных влияний при помощи ватного тампона.

Температура кожи. Обычно для определения температуры поверхностного слоя тела измеряют температуру кожи. Сами измерения не представляют трудностей, но со стандартизацией при этом возникает намного больше проблем, чем при определении внутренней температуры тела. Измерение в одной точке дает совершенно неадекватный результат; необходимо установить среднее значение температуры для нескольких кожных участков. На практике получают обычно среднюю температуру кожи по измерениям в области лба, груди, живота, плеча, предплечья, тыльной стороны ладони, бедра, голени и дорсальной поверхности стопы. При вычислении среднего значения все данные «взвешивают» в соответствии с площадью поверхности тела, которую каждый из показателей характеризует. Найденная таким способом «средняя температура кожи» обнаженного человека при комфортной температуре окружающей среды составляет примерно 33- 34 °С. «Среднюю температуру тела» можно получить путем усреднения соответствующих средних значений температуры .

Периодические колебания внутренней температуры

Считается нормальной температура тела 36,6 С0, и считается высокой 37,5С0. Все знают, что нет ничего проще, чем измерить температуру тела. Засунул градусник подмышку и все. Но так ли легко измерить температуру ребенку. Наша современная техника всегда приходит нам на помощь. И в аптеках нынче представляют огромное количество различных градусников- это и ртутные, и электронные, и инфракрасные, и одноразовые.

Еще немаловажно фактором в измерении температуры является правильность использования градусников. От этого будет, зависит точная цифра на термометре.

5. Виды термометров. Их преимущества и недостатки

Рассмотрим ртутные градусники рис.2 самые широко применяемые

рисунок 2

·        Очень высокая точность измерения температуры тела;

·        Длительный срок эксплуатации (при условии, что с ним аккуратно обращаются, правильно хранят);

·        Возможность измерять ртутным термометром температуру в подмышечной впадине, орально и ректально;

·        Легко дезинфицируется (только не кипятить)

·        Низкая стоимость

Недостатки ртутного термометра:

·        Долго ждать результатов измерения - около 10 минут;

·        Опасен для ребенка: нельзя детям использовать его орально, риск пораниться стеклом разбитого градусника;

·        Пары ртути очень опасны, если градусник разбился;

·        Следует аккуратно использовать его при ректальном способе измерения. Если ртутный термометр разбился:

Первое, что нужно сделать - это понизить температуру в комнате, дабы избежать опасных испарений (включить кондиционер или открыть окно - это уже по обстоятельствам);

Ни в коем случае шарики ртути не собирать пылесосом;

Собрать ртуть можно с помощью пластыря или скотча и поместить в баночку с обезвреживающим раствором - на 1 литр кипяченной воды (комнатной температуры) 40 грамм хозяйственного мыла и на 50 граммы соды, и банку накрыть крышкой. Если ртуть попала в щели полов, то этим раствором можно залить щели.

Если боитесь это делать сами - вызовите МЧС или СЭС.

Электронные (цифровые) термометры (рис.3) .

В электронных (цифровых) термометрах измерение температуры тела происходит за счет встроенного датчика. Результат измерений отображается на цифровом табло. В электронные термометры встроены такие функции как: звуковой сигнал по окончанию измерения: память на несколько последних измерений; сменные колпачки в целях гигиены; влагонепроницаемый корпус (этому стоит уделить внимание, так как из-за высокой влажности электронные термометры могут выходить из строя);

рисунок 3 подсветка для использования в темноте и другие функции. Естественно от количества всех вышеупомянутых функций будет зависеть и цена, чем больше функций - тем выше цена.

Преимущество электронного термометра:

·        Безопасность (отсутствует ртуть и стекло, его разбить не возможно, наличие мягкого гибкого наконечника);

·        Очень быстро дает результат измерения температуры - 30 - 60 секунд. Если измерять в подмышечной впадине - 1,5 -3 минуты;

·        Результат измерения показывается на цифровом дисплее;

·        Автоматическое отключение после его использования;

·        Наличие сменной шкалы Фаренгейт - Цельсий;

·        Разнообразие цветов и форм;

·        Сравнительно невысокая цена.

Недостатки электронного термометра:

·        После измерения температуры тела в подмышечной впадине, согласно инструкции, необходимо еще несколько минут подержать термометр подмышкой после звукового сигнала. Получается обещанные 1,5 - 3 минуты увеличиваются. Это доставляет определенное неудобство. Детям выдержать хотя бы 5 минут термометр - это уже героический подвиг;

·        Может давать небольшую погрешность - 0,1 - 0,2 градуса;

·        Дешевые модели электронных термометров ( с незащищенным водонепроницаемым корпусом ) нельзя продезинфицировать , помыть;

·        Периодически необходимо менять батарейки. В чем неудобство? В том, что они могут сесть в самый неподходящий момент, следует обязательно иметь запасную;

·        Очень много жалоб от потребителей, что дают неточный результат ( в сравнении с ртутным ). Для уточнения результата необходимо перемерить её еще раз или воспользоваться привычным для всех ртутным термометром.

Инфракрасные термометры. ( рис 4)

Это относительно новый вид градусника. Но за свое короткое существование инфракрасные градусники уже пользуются большим спросом. Измерение температуры происходит всего за 2 - 5 секунд. Инфракрасные термометры бывают нескольких видов: ушные, лобные и бесконтактные. Измерение Температуры тело таким градусником происходит за счет того, что чувствительный элемент считывает данные инфракрасного излучения тела человека. Для того,

Рисунок 4 чтобы убедиться в точности результата, можно измерить температуру 2

3 раза. Результат измерения отображается на ж/к дисплее.

Преимущества инфракрасного термометра:

·        Безопасность - отсутствие ртути и стекла;

·        Высокая быстрота измерения - 2-5 секунд;

·        Гигиеничность ( не требует очень частой дезинфекации );

·        Очень легко измерять температуру детям, не требуется их раздевать, возможность измерять температуру у спящих;

·        Наличие всех функций электронного градусника ( звуковой сигнал, автоотключение, память измерений и др.);

·        Сменные наконечники на ушные инфракрасные градусники;

·        Если у вас часто бывает отит, то очень удобно использовать ушную модель термометра и замерять постоянно температуру в ухе

Недостатки инфракрасного термометра:

·        Измерение температуры тела возможно только в определенных местах - лоб, виски, уши;

·        Может давать небольшую погрешность - 0,1- 0,2 градуса. Для измерения тела эта погрешность не страшна, но если измеряете ректально - то это существенная

Разница, отсюда вытекает следующий недостаток

·        Нельзя измерять ректальную температуру. Особо это относится к тем женщинам, которые ведут график овуляции в течение цикла- результат будет неверен:

·        При отите ушные модели градусников дадут неверную температуру тела:

·        Очень высокая цена

Термометры в виде соски. (рис.6)

Для малышей -любителей пососать пустышку не составит особых

трудов измерить температуру с помощью соски с градусником

С виду это обычная пустышка, ребенок подмены и не заметит

На соске есть цифровое табло, которое к тому же при нормальной температуре светится зеленым цветом, если температура поднимается выше 37 градусов С то табло загорается красным цветом. Время измерения температуры 3-5 минут.

Термополоски (рис 7)представляют с собой некую чувствительную пленку. Она работает за счет находящихся в ней кристаллов, которые реагируют на температуру тела и изменяют цвет. Термополоска имеет четкую шкалу 36 С, 37 С, 38 С и т.д.Поэтому точную температуру они не дают, можно только узнать в каких пределах Рисунок 7 находится температура. На определение температуры термополоской также играют немаловажную роль следующие факторы: наличие пота, плотность прилегания к телу, освещенность. Поэтому такими штуками пользоваться не очень удобно. Пригодиться они могут где-нибудь в походе, на природе, в дороге.

.Правила использования термометров. Из-за чего они могут давать неправильные результат.

Для того, чтобы термометр давал точный результат, необходимо соблюдать правила измерения температуры. Если будете неправильно мерить, то даже ртутный термометр может показать неточный результат.

Правила измерения ртутным термометром.

Давайте для начала разберемся, почему ртутным термометром надо измерять 10 минут. Температура кожи отличается от внутренней температуры тела. И для того, чтобы кожа приобрела ту внутреннюю температуру, необходимо плотно прижать руку к телу и подержать 5 минут. Тогда температура в подмышечной впадине сравняется с температурой тела. И еще подержать 5 минут, чтобы температура измерялась. Мокрая подмышка может давать неточный результат, поэтому перед измерением температуры убедитесь в сухой подмышке. Правильно стряхивать градусник следует таким образом: держать не за ртутный наконечник, а за обратную сторону градусника и движение руки должно происходить в локтевом суставе.

Правила измерения электронным термометром.

В данном случае необходимо читать инструкцию именно перед началом эксплуатации. Тогда неточных результатов не будет . Самое первое правило -это не доставать термометр сразу после звукового сигнала, необходимо выждать , указанное в инструкции данной модели. Некоторые градусники рекомендуют при измерении орально держать строго вертикально, иначе тоже могут давать неточный результат. При измерении температуры орально, рот должен быть плотно закрыт иначе опять же неверный результат. Это относится и к градуснику-соске .При измерении в подмышечной впадине может неточный результат дать потная подмышка.

Правила измерения инфракрасным термометром.

Здесь главное использовать термометр по назначению- лоб, виски, уши. И не путать их! Если это лобный термометр, то им следует проводить в четко определенном месте - где идет артерия от середины лба к виску.

Покупать градусники стоит в специализированных магазинах медицинской техники. Где есть возможность попросить сертификат на товар, и производитель гарантирует точность измерения. При покупке вам должны выдать гарантийный чек. Если вас что-то не устраивает, вы всегда сможете обратиться в сервисный центр. Если прибор окажется бракованным, то после экспертизы вам его обязательно заменят.

.        Исследования, проведённые в аптеках г. Аксая

Учащиеся посетили 5 аптек г. Аксая (Рис. 8)

Рисунок 8. Термометры предлагаемые а аптеках

Результат исследований приведены в таблице 3

Результат опроса жителей города Аксая таблица 4.

Таблица 4. Опрос жителей города Аксая различных возрастных групп

Вывод

В результате исследований проведённых по данной теме пришли к выводу, что наиболее востребованными являются ртутные термометры так, как просты в использовании и имеют низкую цену. Электронные термометры покупают в основном для тяжелобольных, довольно редко. Термометры в виде соски пользуются спросом у молодых родителей, так очень удобны. Термополоски и инфракрасные термометры в аптеках г. Аксая никогда не заказывали, считают, что они будут не востребованными. В настоящее время проводиться слабая рекламная компания различных современных видов приборов по измерению температуры тела.

Используемая литература и ресурсы интернет

1. http://ru.wikipedia.org/

2.       <http://shkolazhizni.ru/archive/0/n-49390/>

.        <http://samogo.net/articles.php?id=55>

.        <http://www.universalinternetlibrary.ru/book/ginness2003/34.shtml>

.        <http://ngpedia.ru/id472201p1.html>

.        <http://big-archive.ru/biology/guide_to_biology/387.php>

.        <http://www.microlife.com.ua/healthguide/fever/management/>

.        http://www.advicehome.ru/page17.php

.        Спасский Б. И. История физики Ч.I <http://osnovanija.narod.ru/History/Spas/T1_1.djvu>. - Москва: «Высшая школа», 1977.

.        Сивухин Д. В. Термодинамика и молекулярная физика. - Москва: «Наука», 1990.

.        Бартон А. и Эдхолм О., Человек в условиях холода, пер. с англ., М., 1980