温度測定は、さまざまなシステムの温度の測定を担当し、かなり経験的な始まりの分野です。なぜなら、ヒポクラテスの時代から、医学の分野では、体の温度を触って、そしてそれが「甘い熱」または「燃える熱」として分類された知覚された感覚。 しかし、この研究分野が経験的な水域を離れたのは、数年後のガリレオ・ガリレイによる温度計の開発まで、科学的な役割を採用することではありませんでした。
私たちは皆、体温や環境の温度を測定するための機器として温度計を知っていますが、 それはどのように機能しますか? 温度計はどこから来たのですか? しかし、これらの質問に答える前に、測定している変数の概念、この場合は温度を明確にすることが重要です。
温度、温度測定スケールの基本単位
温度という言葉を付けるとき、あなたは確かに熱の量を考えました、しかし、最初に考慮すべきことはそれです 熱は温度と同じではありませんもちろん、両方の変数は互いに密接に関連しています。
熱は、その伝達がXNUMXつのシステム間の温度勾配に関連するエネルギーの量です。つまり、温度は熱を決定する変数ですが、熱そのものではありません。 温度は、システム内の粒子の動きを定義する運動エネルギーに関連付けられており、粒子の動きの攪拌が大きいほど、いわゆる「温度測定スケール」によって生成される大きさが大きくなります。
温度計、温度測定の基礎
すでに述べたように、最初の温度計の作成者はガリレオガリレイでした。この機器の設計は、両端が閉じられ、いくつかの閉じたガラス球が沈められた水を含む垂直ガラス管の組み立てに基づいていました。内部。 これにより、温度変化の最初の記録を作成することができました。 この最初の温度計で使用された液体は水でしたが、非常に低い温度の水が氷点に達し、大気圧が変化するにつれて水位の変動が記録されたため、後でアルコールに置き換えられました。温度の変化。
1611年から1613年の間。サントリオはガリレオの楽器に数値スケールを組み込んでいます。 ただし、測定液は大気圧の影響を非常に受けやすいため、この機器では正確な結果が得られませんでした。 1714年、ダニエルファーレンハイトは水銀を測定に取り入れました。
水銀の使用は、膨張係数が高いため、温度による外乱が容易に認識できるため、機器の精度が大幅に向上しました。
温度計の動作原理
システムのXNUMXつの部分が接触すると、両方の特性に変化が生じ、それらの間の熱伝達の現象に関連することが予想されます。 システムが熱平衡状態になるために満たす必要のある条件は次のとおりです。
- 関係者間で熱交換があってはなりません
- 温度に依存する特性はどれも変化しないはずです。
温度計は下で動作します 熱力学のゼロ原理、熱平衡におけるXNUMXつの変数間の相互関係を確立します。 つまり、温度変化の影響を受けやすい流体としての水銀は、私たちが知りたい温度値を持つ物体または媒体と平衡状態に入るときに、その温度値を採用します。
温度測定スケールの開発
すでに述べたように、ガリレオの機器で測定パラメータを確立する必要性の最初の先見者は、物理的な意味のない数値スケールを確立したサントリオでした。 しかし、このイベントは、現在私たちが温度測定スケールとして知っているものの開発において非常に重要でした。
レーマーグレード
Rømerは、塩水の凍結と沸騰に基づくスケールです。 このスケールは正確な結果を提供しないため、現在使用されていません。
華氏スケール
ダニエル・ファーレンハイトは、1709年にアルコール温度計を作成した技術機器のメーカーであり、数年後、彼は最初の水銀ベースの温度計を製造しました。 このドイツ出身の発明者は、彼の名前を冠した任意の温度測定スケールを開発しました。これには、次の特徴があります。
- 当時は0度以下の温度に関する概念がなかったため、負の値はありません。このため、水の沸騰は212ºFで発生し、凍結は32ºFで発生します。
- それは水銀温度計での観察に基づいているので、それは非常に正確です。水銀温度計は、その温度範囲でほぼ均一に膨張する材料です。
- 華氏は、その精密温度計を使用して、周囲圧力条件下での水の沸騰温度の変化を測定し、沸点が各液体物質の特性であることを確認することができました。
- その使用は、米国や英国などの国々に広がっています。
摂氏スケール
温度計の中で、これは当時大きな人気を博しました。 1742年にスウェーデンの天文学者アンデルスセルシウスによって発明されました。彼は水の凝固点を下限値、沸点を最大値として開発しました。 摂氏は、これら100つのポイント間で一連のXNUMX分割を実行しました。
他のスケールとは異なり、摂氏は100の目盛りで機能し、科学分野では絶対ケルビンスケールの使用が好まれるため、その使用は家庭用に拡張されています。
絶対スケール
このスケールは「絶対零度」と呼ばれ、絶対零度の値を考慮します。任意の不動点に依存せず、分子動力学の表現として温度を表すため、基本的にこの側面に重要性があります。分子運動の停止が決定された時点で。
どちらも100の目盛りを処理するため、この温度は摂氏スケールに関連付けられていることに注意することが重要です。
ランキン度
1859年、エンジニアのウィリアムランキンは、華氏に関連するこの目盛りを提案しました。これは、同じ目盛りを処理するためですが、この目盛りには絶対零度が含まれています。 類推すると、摂氏とケルビンの関係は華氏とランキン度と同じ性質であると言えます。
温度測定スケール間の変換
変換の使用は、問題解決の分野で非常に重要です。これは、異なる性質の変数をグループ化できないという事実によって決定されます。 また、さまざまな分野をさまざまな温度測定スケールで処理できるため、値の変換を可能にする関係が確立されています。
- 華氏(ºF)-ランキン(ºR)
ºF=ºR-460
- 摂氏(ºC)-ケルビン(ºK)
ºC=ºK-273
- 摂氏(ºC)-華氏(ºF)
ºC=(ºF-32)/ 1,8