Thermometry bertanggung jawab untuk pengukuran suhu dalam berbagai sistem, dan merupakan disiplin awal yang cukup empirikal, karena sejak zaman Hippocrates, dalam bidang kedokteran, ada kesadaran akan suhu tubuh, melalui sentuhan, dan menurut sensasi yang dirasakan dikelaskan sebagai "panas manis" atau "demam terbakar" Namun, baru sampai pengembangan termometer, oleh Galileo Galilei, bertahun-tahun kemudian, ketika bidang studi ini meninggalkan perairan empiris, untuk mengambil peran ilmiah.
Kita semua tahu termometer sebagai alat untuk mengukur suhu badan, dan persekitaran, tetapi Bagaimanakah ia berfungsi? Dari mana timbangan termometrik berasal? Tetapi sebelum menjawab soalan-soalan ini, penting untuk menjelaskan konsep pemboleh ubah yang kita ukur, dalam hal ini, suhu.
Suhu, unit asas skala termometrik
Semasa menamakan perkataan suhu, anda pasti memikirkan jumlah kepanasan, namun, perkara pertama yang harus dipertimbangkan adalah haba tidak sama dengan suhu, walaupun sudah tentu, kedua-dua pemboleh ubah saling berkaitan antara satu sama lain.
Haba adalah jumlah tenaga yang pemindahannya dikaitkan dengan kecerunan suhu antara dua sistem, yang bermaksud bahawa suhu adalah pemboleh ubah yang menentukan haba, tetapi ini bukan mengenai haba itu sendiri. Suhu dikaitkan dengan tenaga kinetik, yang menentukan pergerakan zarah-zarah dalam sistem, dan sejauh mana terdapat pergolakan yang lebih besar dalam pergerakan zarah, semakin besar pula besarnya yang dihasilkan oleh apa yang disebut "skala termometrik "
Termometer, asas termometri
Seperti yang telah disebutkan, pencipta termometer pertama adalah Galileo Galilei, reka bentuk instrumen ini didasarkan pada pemasangan tiub kaca menegak, ditutup di kedua ujungnya, berisi air di mana beberapa sfera kaca tertutup terendam., Dengan cairan berwarna dalam. Ini membolehkan catatan pertama mengenai variasi suhu dibuat. Cecair yang digunakan dalam termometer pertama ini adalah air, namun kemudian digantikan oleh alkohol, kerana air pada suhu yang sangat rendah mencapai titik beku, dan ketika tekanan atmosfera bervariasi, turun naik pada permukaan air dicatat, tanpa Ini akan menyiratkan perubahan suhu.
Antara tahun 1611 dan 1613. Santorio menggabungkan skala berangka dengan instrumen Galileo. Namun, instrumen ini masih tidak memberikan hasil yang tepat, kerana cairan pengukuran sangat rentan terhadap tekanan atmosfera. Pada tahun 1714, Daniel Fahrenheit memasukkan merkuri ke dalam pengukuran.
Penggunaan merkuri merupakan kemajuan yang sangat baik dalam ketepatan instrumen, kerana kerana pekali pengembangannya yang tinggi, gangguan yang disebabkan oleh suhu dapat dilihat dengan mudah.
Prinsip kerja termometer
Ketika dua bahagian sistem bersentuhan, apa yang dapat diharapkan adalah variasi terjadi pada sifat keduanya, yang terkait dengan fenomena perpindahan haba di antara keduanya. Syarat yang mesti dipenuhi agar sistem berada dalam keseimbangan terma adalah seperti berikut:
- Tidak boleh berlaku pertukaran panas antara pihak yang terlibat
- Tiada sifat bergantung pada suhu yang berbeza-beza.
Termometer beroperasi di bawah Prinsip sifar termodinamik, yang mewujudkan hubungan antara dua pemboleh ubah dalam keseimbangan terma. Yang bermaksud bahawa merkuri, sebagai cairan yang rentan terhadap perubahan suhu, ketika memasuki keseimbangan dengan tubuh atau medium, yang nilainya suhu yang ingin kita ketahui, menerapkan nilai suhunya.
Perkembangan skala termometrik
Seperti yang telah kami sebutkan, penglihatan pertama tentang perlunya menetapkan parameter pengukuran dalam instrumen Galileo adalah Santorio, yang menetapkan skala numerik tanpa rasa fisik. Walau bagaimanapun, peristiwa ini sangat penting dalam pengembangan apa yang sekarang kita ketahui sebagai skala termometri.
Gred Rømer
Rømer adalah skala berdasarkan pembekuan dan mendidih air garam. Skala ini sedang tidak digunakan, kerana tidak memberikan hasil yang tepat.
Skala Fahrenheit
Daniel Fahrenheit adalah pengeluar alat teknikal yang mengarang termometer alkohol pada tahun 1709, dan kemudian bertahun-tahun kemudian dia akan membuat termometer berasaskan merkuri pertama. Pencipta asal Jerman ini, mengembangkan skala termometrik sewenang-wenang, yang diberi namanya, yang mempunyai ciri-ciri berikut:
- Itu tidak mempunyai nilai negatif, kerana pada masa itu tidak ada tanggapan mengenai suhu di bawah 0, oleh sebab ini, pendidihan air terjadi pada suhu 212ºF, dan pembekuannya pada 32ºF.
- Ia cukup tepat, kerana berdasarkan pemerhatian pada termometer merkuri, bahan dengan pengembangan hampir seragam dalam julat suhu tersebut.
- Dengan termometer ketepatannya, Fahrenheit mengukur variasi suhu didih air dalam keadaan tekanan ambien, dan dapat membuktikan bahawa titik didih adalah ciri setiap bahan cair.
- Penggunaannya telah merebak di negara-negara seperti Amerika Syarikat dan Inggeris.
Skala celsius
Di antara skala termometrik, yang satu ini mendapat populariti yang besar pada waktunya. Ia diciptakan pada tahun 1742 oleh ahli astronomi Sweden, Andrés Celsius, yang mengembangkannya dengan mengambil titik beku air sebagai nilai yang lebih rendah dan titik didihnya sebagai nilai maksimum. Celsius melakukan siri 100 pembahagian antara dua titik ini.
Tidak seperti skala yang lain, celcius berfungsi dengan 100 pengijazahan, dan penggunaannya telah diperluas untuk keperluan domestik, kerana dalam bidang ilmiah penggunaan skala Kelvin mutlak lebih disukai.
Skala mutlak
Skala ini disebut "mutlak", yang mempertimbangkan nilai sifar mutlak, dan kepentingannya pada asasnya terletak pada aspek ini, kerana tidak bergantung pada titik tetap sewenang-wenang, tetapi lebih menunjukkan suhu sebagai ungkapan kinetik molekul., Memperoleh nilai pada titik di mana penghentian pergerakan molekul ditentukan.
Penting untuk diperhatikan bahawa suhu ini dikaitkan dengan skala Celsius, kerana kedua-duanya menangani kelulusan 100.
Skala peringkat
Pada tahun 1859, jurutera William Rankine, mengusulkan skala ini, yang berkaitan dengan derajat Fahrenheit, kerana menangani kelulusan yang sama, namun skala ini menimbangkan kehadiran sifar mutlak. Dalam analogi, dapat dikatakan bahawa hubungan Celsius-Kelvin sama dengan Fahrenheit-Rankine.
Penukaran antara skala termometrik
Penggunaan penukaran sangat penting dalam bidang penyelesaian masalah, ini ditentukan oleh fakta bahawa kita tidak dapat mengelompokkan pemboleh ubah yang berbeza sifatnya. Dan kerana disiplin ilmu yang berbeza dapat ditangani dari segi skala termometrik yang berbeza, hubungan telah terjalin yang memungkinkan transformasi nilai.
- Fahrenheit (ºF) - Rankine (ºR)
ºF = ºR- 460
- Celsius (ºC) - Kelvin (ºK)
ºC = ºK- 273
- Celsius (ºC) - Fahrenheit (ºF)
ºC = (ºF-32) / 1,8