Termometri er ansvarlig for måling af temperatur i forskellige systemer og er en disciplin af temmelig empirisk begyndelse, da der siden Hippokrates 'tid inden for medicin var bevidsthed om kroppens temperatur gennem berøring og ifølge den opfattede fornemmelse, at det blev klassificeret som "sød varme" eller "brændende feber". Det var dog først med udviklingen af termometeret af Galileo Galilei år senere, da dette felt af undersøgelser forlod det empiriske vand, at indtage en videnskabelig rolle.
Vi kender alle termometeret som et instrument til måling af temperaturen i et legeme og miljøet, men Hvordan virker det? Hvor kom de termometriske skalaer fra? Men inden du besvarer disse spørgsmål, er det vigtigt at afklare begrebet variabel, som vi måler, i dette tilfælde temperaturen.
Temperatur, den grundlæggende enhed af den termometriske skala
Når du navngiver ordet temperatur, tænkte du helt sikkert på mængden af varme, men den første ting at overveje er, at varme er ikke det samme som temperatur, selvom begge variabler naturligvis er tæt knyttet til hinanden.
Varme er den mængde energi, hvis overførsel er forbundet med en temperaturgradient mellem to systemer, hvilket betyder, at temperaturen er en variabel, der bestemmer varmen, men det handler ikke om selve varmen. Temperatur er associeret med kinetisk energi, hvilket er det, der definerer partiklernes bevægelse i systemet, og i det omfang der er større agitation i partiklernes bevægelse, jo større vil størrelsen være produceret af de såkaldte ”termometriske skalaer ”.
Termometer, grundlaget for termometri
Som allerede nævnt var skaberen af det første termometer Galileo Galilei, designet af dette instrument var baseret på samlingen af et lodret glasrør, lukket i begge ender, indeholdende vand, hvori flere lukkede glaskugler blev nedsænket., Med farvet væske. inde. Dette gjorde det muligt at lave de første registreringer af temperaturvariationer. Væsken, der blev brugt i dette første termometer, var vand, men blev senere erstattet af alkohol, da vand ved meget lave temperaturer nåede et frysepunkt, og når det atmosfæriske tryk varierede, blev udsving i vandstanden registreret uden Dette vil antyde en variation i temperatur.
Mellem årene 1611 og 1613. Santorio inkorporerer en numerisk skala til Galileos instrument. Imidlertid gav dette instrument stadig ikke nøjagtige resultater, da målevæsken var meget modtagelig for atmosfærisk tryk. I året 1714 inkorporerede Daniel Fahrenheit kviksølv i målingen.
Brugen af kviksølv repræsenterede et stort fremskridt i instrumentets præcision, da de forstyrrelser, der var forårsaget af temperaturen på grund af dets høje ekspansionskoefficient let kunne mærkes.
Termometer funktionsprincip
Når to dele af et system kommer i kontakt, kan man forvente, at der forekommer variationer i begge egenskaber, der er forbundet med et fænomen med varmeoverførsel mellem dem. Betingelserne, der skal være opfyldt for at et system skal være i termisk ligevægt, er følgende:
- Der bør ikke være nogen varmeudveksling mellem de involverede parter
- Ingen af de temperaturafhængige egenskaber skal variere.
Termometeret fungerer under Nul princip om termodynamik, som etablerer sammenhængen mellem to variabler i termisk ligevægt. Hvilket betyder, at kviksølv, som en væske, der er modtagelig for temperaturændringer, når man går i ligevægt med kroppen eller mediet, hvis temperaturværdi vi vil vide, vedtager dens temperaturværdi.
Udvikling af termometriske skalaer
Som vi allerede har nævnt, var den første visionær af behovet for at etablere en måleparameter i Galileos instrument Santorio, der etablerede en numerisk skala uden nogen fysisk sans. Denne begivenhed var imidlertid af stor betydning i udviklingen af det, vi nu kender som termometriskalaer.
Rømer klasse
Rømer er en skala baseret på frysning og kogning af saltvand. Denne skala er i øjeblikket i brug, da den ikke giver nøjagtige resultater.
Fahrenheit skala
Daniel Fahrenheit var en producent af tekniske instrumenter, der forfattede alkoholtermometeret i 1709, og derefter år senere ville han fremstille det første kviksølvbaserede termometer. Denne opfinder af tysk oprindelse udviklede en vilkårlig termometrisk skala, der bærer hans navn, som har følgende egenskaber:
- Det har ikke negative værdier, da der på det tidspunkt ikke var nogen forestillinger om temperaturer under 0, og kogende vand forekommer derfor ved 212ºF og fryser ved 32ºF.
- Det er ret nøjagtigt, da det er baseret på observationer i kviksølvtermometeret, et materiale med næsten ensartet udvidelse i dette temperaturområde.
- Med sit præcisionstermometer målte Fahrenheit variationen i kogetemperaturen for vand under omgivende trykforhold og var i stand til at fastslå, at kogepunktet er karakteristisk for hvert flydende stof.
- Dens anvendelse har spredt sig i lande som USA og Det Forenede Kongerige.
Celsius skala
Blandt termometriske skalaer fik denne stor popularitet i sin tid. Det blev opfundet i 1742 af den svenske astronom Andrés Celsius, som udviklede det ved at tage vandets frysepunkt som den lavere værdi og dets kogepunkt som den maksimale værdi. Celsius udførte en serie på 100 divisioner mellem disse to punkter.
I modsætning til de andre skalaer fungerer celsius med 100 graderinger, og brugen af den er blevet udvidet til indenlandske formål, da det inden for det videnskabelige område foretrækkes anvendelse af den absolutte Kelvin-skala.
Absolut skala
Denne skala kaldes "absolut", som overvejer værdien af absolut nul, og dens betydning ligger grundlæggende i dette aspekt, da det ikke afhænger af vilkårlige faste punkter, men snarere præsenterer temperatur som et udtryk for molekylær kinetik. At opnå værdien på det punkt, hvor ophør af molekylær bevægelse blev bestemt.
Det er vigtigt at bemærke, at denne temperatur er forbundet med Celsius-skalaen, da begge håndterer en gradering på 100.
Rankine skala
I 1859 foreslog ingeniøren William Rankine denne skala, der er relateret til grader Fahrenheit, da den håndterer den samme gradering, men denne skala overvejer tilstedeværelsen af absolut nul. I en analogi kan det siges, at forholdet mellem Celsius og Kelvin er af samme art som Fahrenheit-Rankine.
Konverteringer mellem termometriske skalaer
Brug af konverteringer er af stor betydning inden for problemløsning, det bestemmes af det faktum, at vi ikke kan gruppere variabler af forskellig art. Og fordi de forskellige discipliner kan håndteres i forskellige termometriske skalaer, er der etableret relationer, der tillader transformation af værdier.
- Fahrenheit (ºF) - Rankine (ºR)
ºF = ºR- 460
- Celsius (ºC) - Kelvin (ºK)
ºC = ºK- 273
- Celsius (ºC) - Fahrenheit (ºF)
ºC = (ºF-32) / 1,8