Τι είναι οι θερμομετρικές κλίμακες;



Το θερμομετρικές κλίμακες είναι εκείνες που χρησιμοποιούνται για την ένδειξη της θερμοκρασίας με βάση ορισμένα σημεία αναφοράς. Η θερμοκρασία μετράται με τη βοήθεια οργάνων που βασίζονται σε μία ή άλλη ιδιότητα της ουσίας που ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία. Αυτά τα όργανα βαθμονομούνται σύμφωνα με τη γενικά αποδεκτή κλίμακα θερμοκρασίας.

Κατά το σχεδιασμό μιας συγκεκριμένης κλίμακας θερμοκρασίας, ωστόσο, προκύπτουν δυσκολίες λόγω του γεγονότος ότι οι ιδιότητες κάθε ουσίας μεταβάλλονται στην ίδια περιοχή θερμοκρασιών με διαφορετικό τρόπο.

Ο σχεδιασμός πολλών θερμόμετρων, για παράδειγμα, βασίζεται στο φαινόμενο της διαστολής του υγρού με αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτοί του τύπου αυτού περιλαμβάνουν υγρά θερμόμετρα (υδράργυρο ή αλκοόλη), στα οποία το μήκος της στήλης υγρού αυξάνεται με αύξηση της θερμοκρασίας.

Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του ίδιου υγρού ποικίλλει σε διαφορετικές θερμοκρασίες, πράγμα που καθιστά δύσκολη την καθιέρωση κλίμακας θερμοκρασίας.

Σημείο κλίσης των θερμομετρικών ζυγών: Κελσίου

Το 1742, η Σουηδική αστρονόμος Anders Celsius πρότεινε ρυθμίσετε τη θερμοκρασία των 0 ° C έως το σημείο τήξης του πάγου και 100 ° C έως το σημείο βρασμού του νερού, διαιρώντας έτσι την απόσταση μεταξύ των δύο σημείων σε ίσα διαστήματα εκατό.

Ωστόσο, αν η στήλη υδραργύρου, η οποία γεμίζει η απόσταση μεταξύ των σημάτων το σημείο τήξης του πάγου και βραστό νερό διαιρείται σε 100 ίσα διαστήματα και λαμβάνοντας υπόψη την εξάρτηση του συντελεστή διαστολής του υδραργύρου στην θερμοκρασία, συμβαίνει ότι η ίδια αύξηση στο μήκος της στήλης υδραργύρου θα αντιστοιχεί σε διαφορετικές αυξήσεις της θερμοκρασίας.

Συνοπτικά, η τιμή μιας διαίρεσης μιας ομοιόμορφης θερμοκρασιακής κλίμακας με βάση διαφορετικά θερμομετρικά υγρά θα είναι διαφορετική.

Εάν, για παράδειγμα, ένα θερμόμετρο γεμίζεται με νερό όταν το θερμόμετρο θερμαίνεται από το σημείο τήξης του πάγου παρατηρείται ένα περίεργο φαινόμενο: αντί να αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, η στήλη του νερού πέσει κάτω από το επίπεδο 0 , που αντιστοιχεί στο σημείο τήξης του πάγου.

Ο λόγος είναι ότι σε ατμοσφαιρική πίεση η πυκνότητα του νερού είναι υψηλότερη από μια θερμοκρασία 3,98 ° C Επομένως, όταν θερμαίνεται από 0 έως 3,98 ° C, ο όγκος του νερού που γεμίζει το θερμόμετρο μειώνεται.

Στο παρελθόν, δημιουργήθηκαν κλίμακες θερμοκρασίας με βάση διαφορετικές θερμομετρικές ουσίες, αλλά αργότερα ανακαλύφθηκε ότι το αέριο ήταν μία από τις πλέον κατάλληλες θερμομετρικές ουσίες.

Ιστορικό του θερμόμετρου

Η ιδέα της μέτρησης της θερμοκρασίας είναι αρκετά νέα. Υπήρχαν αρκετοί εφευρέτες που εργάζονταν γύρω από τα θερμόμετρα γύρω στο 1593, αλλά ο πιο γνωστός ήταν ο Galileo Galilei, ο Ιταλός εφευρέτης που βελτίωσε επίσης το τηλεσκόπιο.

Ένα θερμόμετρο μπορεί να δείξει διαφορές θερμοκρασίας, επιτρέποντας στους παρατηρητές να γνωρίζουν εάν κάτι γίνεται ζεστό ή κρύο. Ωστόσο, το θερμόμετρο δεν μπορούσε να παράσχει ακριβή θερμοκρασία σε μοίρες.

Το 1612, ο Ιταλός εφευρέτης Santorio Santorio πρόσθεσε μια αριθμητική κλίμακα στο θερμοσκόπιο του, το οποίο χρησιμοποίησε για να πάρει τη θερμοκρασία του ανθρώπου.

Ο Ferdinand II, ο Μεγάλος Δούκας της Τοσκάνης, εφευρέθηκε το 1654 το πρώτο κλειστό θερμόμετρο, χρησιμοποιώντας το αλκοόλ ως υγρό. Ωστόσο, δεν διέθετε μια τυποποιημένη κλίμακα και δεν ήταν πολύ ακριβής.

Την ίδια στιγμή, ο Γερμανός φυσικός Daniel Gabriel Fahrenheit συναντήθηκε με τον Olaus Roemer, Δανό αστρονόμο, ο οποίος ανέπτυξε ένα θερμόμετρο με αλκοόλ με κρασί. Σημείωσε δύο σημεία στο θερμόμετρο: 60 για να επισημάνει τη θερμοκρασία του βραστό νερό και 7,5 ως το σημείο όπου λιώνει ο πάγος.

Το 1714, ο Fahrenheit εξευγενίζει την εφεύρεση του Roemer και αναπτύσσει το πρώτο σύγχρονο θερμόμετρο: το θερμόμετρο υδραργύρου με πιο εκλεπτυσμένες μετρήσεις. Ο υδράργυρος επεκτείνεται ή συστέλλεται καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται ή μειώνεται.

Ο Φαρενάιτ εφευρέθηκε ένα θερμόμετρο αλκοόλ το 1709, πριν γνωρίσει τον αντίστοιχο του υδραργύρου, ο οποίος αποδείχθηκε πιο ακριβής.

Διαφορετικές θερμομετρικές κλίμακες

Κατά τη διάρκεια των αιώνων, έχουν επινοηθεί αμέτρητες θερμομετρικές κλίμακες για την ποσοτική μέτρηση των θερμοκρασιών. Πολλές από αυτές τις κλίμακες εγκαταλείφθηκαν εδώ και πολύ καιρό. Τα πιο διαδεδομένα περιγράφονται παρακάτω.

Κλίμακα θερμόμετρου βαθμού Κελσίου (εκατοστά)

Ονομάζεται έτσι από τον σουηδικό επιστήμονα Anders Celsius (1701-1744), αυτή η κλίμακα έχει γίνει ένα διεθνές πρότυπο. Η κλίμακα είναι "εκατοστιαία", που σημαίνει ότι χωρίζεται σε 100 ίσα μέρη, καθένα από τα οποία ονομάζεται "βαθμός Κελσίου" ή "βαθμός Κελσίου" και του οποίου το σύμβολο είναι ºC. Η τιμή 0 εκχωρείται συμβατικά στη θερμοκρασία τήξης πάγου και η τιμή 100 στη θερμοκρασία του βραστού νερού.

Κλίμακα θερμόμετρου Fahrenheit

Αυτή η κλίμακα οφείλει το όνομά της στον επιστήμονα Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736). Τώρα χρησιμοποιείται κυρίως στις Ηνωμένες Πολιτείες και στο Ηνωμένο Βασίλειο (αν και όχι επίσημα). Η κλίμακα διαιρείται σε 180 ίσα μέρη, έκαστη ονομαζόμενη Φαρενάιτ, το σύμβολο της οποίας είναι ºF. Η τιμή 32 αποδίδεται στη θερμοκρασία του πάγου και η τιμή 212 στη θερμοκρασία του βραστού νερού, τόσο στην ατμοσφαιρική πίεση της στάθμης της θάλασσας.

Θερμόμετρο Réaumur

Αυτή η κλίμακα επινοήθηκε από τον γαλλικό επιστήμονα René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757). Είναι χωρισμένη σε 80 ίσα μέρη, το καθένα ονομάζεται βαθμός Réaumur, σύμβολο º R. Η τιμή 0 αντιστοιχίζεται στη θερμοκρασία τήξεως του πάγου και της αξίας 80 προς την θερμοκρασία βρασμού του νερού, τόσο σε επίπεδο ατμοσφαιρική πίεση θάλασσα.

Απόλυτη θερμομετρική κλίμακα (Kelvin)

Αναπτύχθηκε από τον Βρετανό επιστήμονα Λόρδο Kelvin (1824-1907), πρωτοπόρος στη θερμοδυναμική, η κλίμακα αυτή χρησιμοποιεί βαθμούς Kelvin. Ο μηδενικός βαθμός Kelvin, επίσης γνωστός ως "απόλυτο μηδέν", αντιπροσωπεύει τη χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία σύμφωνα με τη θερμοδυναμική θεωρία. Είναι ίσο με -273,16 βαθμούς Κελσίου.

Οι μονάδες στην κλίμακα Kelvin έχουν το ίδιο μέγεθος με εκείνες της κλίμακας Κελσίου, εκτός από το ότι η κλίμακα Kelvin καθορίζει τη χαμηλότερη θερμοκρασία στο 0.

Αναφορές

  1. Kim Ann Zimmermann. Θερμοκρασία: Γεγονότα, Ιστορία & Ορισμός. (Σεπτέμβριος 2013). lifecience.com.
  2. Μέτρηση θερμοκρασίας: Εισαγωγή στη μέτρηση θερμοκρασίας (s.f.) omega.com.
  3. Απόλυτη κλίμακα θερμοκρασίας (Αύγουστος 2008). Encyclopædia Britannica. britannica.com.
  4. Η θερμοκρασία και η μέτρησή της. (s.f.). nextgurukul.in.