Czym są skale termometryczne?

The skale termometryczne są tymi, które są używane do wskazania temperatury w oparciu o pewne punkty odniesienia. Temperatura jest mierzona za pomocą przyrządów opartych na jednej lub innej właściwości substancji, która zmienia się wraz z temperaturą. Instrumenty te są kalibrowane zgodnie z ogólnie przyjętą skalą temperatury.

Przy projektowaniu określonej skali temperatury pojawiają się jednak trudności wynikające z faktu, że właściwości każdej substancji zmieniają się w tym samym zakresie temperatur w inny sposób.

Na przykład konstrukcja wielu termometrów opiera się na zjawisku rozszerzania się cieczy ze wzrostem temperatury. Do tego typu należą termometry ciekłe (rtęć lub alkohol), w których długość słupa cieczy wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.

Współczynnik rozszerzalności cieplnej tej samej cieczy zmienia się w różnych temperaturach, co utrudnia ustalenie skali temperatury.

Punkt przegięcia skal termometrycznych: Celsjusza

W 1742 roku szwedzki astronom Anders Celsius zasugerował przypisanie temperatury 0 ° C do temperatury topnienia lodu i 100 ° C do temperatury wrzenia wody, a tym samym podzielenie odległości między dwoma punktami na sto równych odstępów.

Jeśli jednak kolumna rtęci, która wypełnia odległość między temperaturą topnienia lodu a temperaturą wrzenia wody, jest dzielona na 100 równych przedziałów i z uwzględnieniem zależności współczynnika rozszerzalności rtęci na temperatura, zdarza się, że ten sam wzrost długości kolumny rtęci będzie odpowiadał różnym wzrostom temperatury.

Podsumowując, wartość podziału jednolitej skali temperatury w oparciu o różne ciecze termometryczne będzie inna.

Jeśli, na przykład, termometr jest napełniony wodą, gdy termometr jest ogrzewany z temperatury topnienia lodu, obserwuje się dziwne zjawisko: zamiast rosnąć wraz ze wzrostem temperatury, słup wody spada poniżej poziomu 0 , odpowiadający temperaturze topnienia lodu.

Powodem jest to, że przy ciśnieniu atmosferycznym gęstość wody jest wyższa niż temperatura 3,98 ° C. Dlatego po podgrzaniu od 0 do 3,98 ° C objętość wody wypełniającej termometr zmniejsza się.

W przeszłości ustalono skale temperaturowe oparte na różnych substancjach termometrycznych, ale później odkryto, że gaz jest jedną z najbardziej odpowiednich substancji termometrycznych.

Historia termometru

Pomysł pomiaru temperatury jest całkiem nowy. Około 1593 r. Wokół termometrów pracowało kilku wynalazców, ale najbardziej znanym był Galileo Galilei, włoski wynalazca, który także ulepszył teleskop.

Termometr może pokazywać różnice temperatur, pozwalając obserwatorom dowiedzieć się, czy coś robi się gorętsze lub zimniejsze. Termometr nie może jednak zapewnić dokładnej temperatury w stopniach.

W 1612 r. Włoski wynalazca Santorio Santorio dodał skalę termometryczną w swoim termoskopie, której używał do przyjmowania temperatury ludzkiej.

Ferdynand II, Wielki Książę Toskanii, wynalazł w 1654 roku pierwszy zamknięty termometr, wykorzystujący alkohol jako ciecz. Jednak wciąż brakowało jej znormalizowanej skali i nie była zbyt dokładna.

W tym samym czasie niemiecki fizyk Daniel Gabriel Fahrenheit spotkał się z Olausem Roemerem, duńskim astronomem, który opracował termometr alkoholowy z winem. Zdobył dwa punkty na swoim termometrze: 60, aby oznaczyć temperaturę wrzącej wody i 7,5 jako punkt topnienia lodu.

W 1714 roku Fahrenheit udoskonalił wynalazek Roemera i opracował pierwszy nowoczesny termometr: termometr rtęciowy o bardziej precyzyjnych pomiarach. Rtęć rozszerza się lub kurczy w miarę wzrostu lub spadku temperatury.

Fahrenheit wynalazł termometr alkoholowy w 1709 roku, zanim poznał jego odpowiednik rtęci, który okazał się bardziej precyzyjny.

Różne skale termometryczne

Przez wieki opracowano niezliczone skale termometryczne do ilościowego pomiaru temperatury. Wiele z tych wag zostało porzuconych dawno temu. Najbardziej rozpowszechnione są opisane poniżej.

Skala termometru Celsjusza (Celsjusza)

Tak zwana przez szwedzkiego naukowca Andersa Celsjusza (1701-1744) ta skala stała się międzynarodowym standardem. Skala jest „centesimalna”, co oznacza, że ​​jest podzielona na 100 równych części, z których każda nazywa się „stopniem Celsjusza” lub „stopniem Celsjusza”, a których symbolem jest ºC. Wartość 0 jest konwencjonalnie przypisana do temperatury topnienia lodu, a wartość 100 do temperatury wrzącej wody.

Skala termometru Fahrenheita

Ta skala zawdzięcza swoją nazwę naukowcowi Danielowi Gabrielowi Fahrenheitowi (1686-1736). Obecnie jest używany głównie w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii (choć nie oficjalnie). Skala jest podzielona na 180 równych części, każda zwana Fahrenheit, której symbolem jest ºF. Wartość 32 jest przypisana do temperatury lodu, a wartość 212 do temperatury wrzącej wody, zarówno do ciśnienia atmosferycznego poziomu morza.

Termometr Réaumur

Skalę tę wymyślił francuski naukowiec René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757). Jest on podzielony na 80 równych części, z których każda nazywa się klasą Réaumur, której symbol wynosi º R. Wartość 0 jest przypisana do temperatury topnienia lodu, a wartość 80 do temperatury wrzącej wody, zarówno pod ciśnieniem atmosferycznym poziomu wody. morze.

Absolutna skala termometryczna (Kelvina)

Opracowana przez brytyjskiego naukowca Lorda Kelvina (1824-1907), pioniera termodynamiki, skala ta wykorzystuje stopnie Kelvina. Stopień Kelvina zero stopni, znany również jako „zero absolutne”, reprezentuje najniższą możliwą temperaturę zgodnie z teorią termodynamiczną. Jest równa -273,16 stopni Celsjusza.

Jednostki w skali Kelvina są tego samego rozmiaru co te w skali Celsjusza, z wyjątkiem tego, że skala Kelvina ustawia najniższą temperaturę na 0.

Referencje

1. Kim Ann Zimmermann. Temperatura: fakty, historia i definicja. (Wrzesień 2013). livescience.com.
2. Pomiar temperatury: wprowadzenie do pomiaru temperatury (s.f.) omega.com.
3. Skala absolutnej temperatury (sierpień 2008). Encyclopædia Britannica. britannica.com.
4. Temperatura i jej pomiar. (s.f.). nextgurukul.in.