Termometria është përgjegjëse për matjen e temperaturës në sisteme të ndryshme, dhe është një disiplinë e fillimeve mjaft empirike, pasi që nga koha e Hipokratit, në fushën e mjekësisë, ekzistonte vetëdija për temperaturën e trupave, përmes prekjes, dhe sipas ndjesia e perceptuar u klasifikua si "nxehtësi e ëmbël" ose "ethe djegieje". Sidoqoftë, deri në zhvillimin e termometrit, nga Galileo Galilei, vite më vonë, kur kjo fushë studimi la ujërat empirike, për të marrë një rol shkencor.
Ne të gjithë e njohim termometrin si një instrument për matjen e temperaturës së një trupi dhe të mjedisit, por Si punon? Nga kanë ardhur shkallët termometrike? Por, para se t'i përgjigjemi këtyre pyetjeve, është e rëndësishme të sqarojmë konceptin e ndryshores që ne po matim, në këtë rast, temperaturën.
Temperatura, njësia themelore e shkallës termometrike
Kur emëroni fjalën temperaturë, me siguri keni menduar për sasinë e nxehtësisë, megjithatë, gjëja e parë që duhet marrë parasysh është se nxehtësia nuk është e njëjtë me temperaturën, megjithëse natyrisht, të dy ndryshoret janë të lidhura ngushtë me njëra-tjetrën.
Nxehtësia është sasia e energjisë transferimi i së cilës shoqërohet me një gradient të temperaturës midis dy sistemeve, që do të thotë se temperatura është një ndryshore që përcakton nxehtësinë, por nuk ka të bëjë me nxehtësinë vetë. Temperatura shoqërohet me energjinë kinetike, e cila është ajo që përcakton lëvizjen e grimcave në sistem, dhe deri në masën që ka ngacmim më të madh në lëvizjen e grimcave, aq më e madhe do të jetë madhësia e prodhuar nga të ashtuquajturat "shkallët termometrike" ”
Termometri, baza e termometrisë
Siç është përmendur tashmë, krijuesi i termometrit të parë ishte Galileo Galilei, dizajni i këtij instrumenti bazohej në montimin e një tubi xhami vertikal, të mbyllur në të dy skajet, që përmban ujë në të cilin ishin zhytur disa sfera qelqi të mbyllura., Me lëng të ngjyrosur brenda Kjo lejoi të bëheshin regjistrimet e para të ndryshimeve të temperaturës. Lëngu i përdorur në këtë termometër të parë ishte ujë, megjithatë, ai u zëvendësua më vonë nga alkooli, pasi uji në temperatura shumë të ulëta arriti një pikë të ngrirjes, dhe ndërsa presioni atmosferik ndryshonte, luhatjet në nivelin e ujit u regjistruan, pa Kjo do të nënkuptojë një ndryshimi i temperaturës.
Midis viteve 1611 dhe 1613. Santorio përfshin një shkallë numerike në instrumentin e Galileos. Sidoqoftë, ky instrument ende nuk dha rezultate të sakta, pasi lëngu i matjes ishte shumë i ndjeshëm ndaj presionit atmosferik. Në vitin 1714, Daniel Fahrenheit përfshiu merkurin në matje.
Përdorimi i merkurit përfaqësonte një përparim të madh në saktësinë e instrumentit, pasi që duke pasur një koeficient të lartë zgjerimi, shqetësimet e shkaktuara nga temperatura ishin lehtësisht të dukshme.
Parimi i punës së termometrit
Kur dy pjesë të një sistemi vijnë në kontakt, ajo që mund të pritet është që do të ndodhin ndryshime në vetitë e të dyve, të cilat janë të lidhura me një fenomen të transferimit të nxehtësisë midis tyre. Kushtet që duhet të plotësohen që një sistem të jetë në ekuilibër termik janë si më poshtë:
- Nuk duhet të ketë shkëmbim nxehtësie ndërmjet palëve të përfshira
- Asnjë nga vetitë e varura nga temperatura nuk duhet të ndryshojë.
Termometri operon nën Parimi zero i termodinamikës, i cili vendos ndërlidhjen ndërmjet dy ndryshoreve në ekuilibrin termik. Që do të thotë se merkuri, si një lëng i ndjeshëm ndaj ndryshimeve të temperaturës, kur hyn në ekuilibër me trupin ose mediumin, vlerën e temperaturës së të cilit duam të dimë, miraton vlerën e tij të temperaturës.
Zhvillimi i shkallëve termometrike
Siç e kishim përmendur tashmë, vizionari i parë i nevojës për të vendosur një parametër matës në instrumentin e Galileos ishte Santorio, i cili vendosi një shkallë numerike pa ndonjë sens fizik. Sidoqoftë, kjo ngjarje kishte një rëndësi të madhe në zhvillimin e asaj që tani i njohim si shkallët e termometrisë.
Nota Rømer
Rømer është një shkallë e bazuar në ngrirjen dhe vlimin e ujit të kripur. Kjo shkallë aktualisht është në përdorim, pasi nuk jep rezultate të sakta.
Shkalla Fahrenheit
Daniel Fahrenheit ishte një prodhues i instrumenteve teknike i cili ishte autori i termometrit të alkoolit në 1709, dhe më pas vite më vonë ai do të bënte termometrin e parë me bazë merkuri. Ky shpikës me origjinë gjermane, zhvilloi një shkallë termometrike arbitrare, e cila mban emrin e tij, e cila ka këto karakteristika:
- Nuk ka vlera negative, pasi në atë kohë nuk kishte nocione në lidhje me temperaturat nën 0, për këtë arsye, vlimi i ujit ndodh në 212ºF, dhe ngrirja e tij në 32ºF.
- Quiteshtë mjaft i saktë, pasi bazohet në vëzhgimet në termometrin e merkurit, një material me zgjerim pothuajse uniform në atë diapazon të temperaturës.
- Me termometrin e tij preciz, Fahrenheit mati ndryshimin në temperaturën e vlimit të ujit në kushtet e presionit të ambientit dhe ishte në gjendje të përcaktojë se pika e vlimit është një karakteristikë e secilës substancë të lëngshme.
- Përdorimi i tij është përhapur në vende të tilla si Shtetet e Bashkuara dhe Mbretëria e Bashkuar.
Shkalla Celsius
Ndër shkallët termometrike, kjo fitoi popullaritet të madh në kohën e vet. Wasshtë shpikur në 1742 nga astronomi suedez Andrés Celsius, i cili e zhvilloi atë duke marrë pikën e ngrirjes së ujit si vlerë më të ulët dhe pikën e tij të vlimit si vlerën maksimale. Celsius kreu një seri prej 100 ndarjesh midis këtyre dy pikave.
Ndryshe nga shkallët e tjera, celsiusi funksionon me 100 diplomime dhe përdorimi i tij është shtrirë për qëllime shtëpiake, pasi që në fushën shkencore preferohet përdorimi i shkallës absolute Kelvin.
Shkallë absolute
Kjo shkallë quhet "absolute", e cila parashikon vlerën e zeros absolute, dhe rëndësia e saj qëndron në thelb në këtë aspekt, pasi ajo nuk varet nga pikat arbitrare fikse, por paraqet temperaturën si një shprehje të kinetikës molekulare., Duke marrë vlerën në pikën ku u përcaktua ndërprerja e lëvizjes molekulare.
Importantshtë e rëndësishme të theksohet se kjo temperaturë shoqërohet me shkallën Celsius, pasi që të dy trajtojnë një diplomim prej 100.
Shkalla Rankine
Në 1859, inxhinieri William Rankine, propozoi këtë shkallë, e cila lidhet me gradat Fahrenheit, pasi ajo merret me të njëjtën diplomim, megjithatë kjo shkallë parashikon praninë e zeros absolute. Në një analogji, mund të thuhet se marrëdhënia Celsius-Kelvin është e së njëjtës natyrë me Fahrenheit-Rankine.
Konvertimet midis shkallëve termometrike
Përdorimi i shndërrimeve ka një rëndësi të madhe në fushën e zgjidhjes së problemeve, përcaktohet nga fakti që nuk mund të grupojmë variabla të natyrës së ndryshme. Dhe për shkak se disiplinat e ndryshme mund të trajtohen në drejtim të shkallëve të ndryshme termometrike, janë krijuar marrëdhënie që lejojnë transformimin e vlerave.
- Fahrenheit (ºF) - Rankine (ºR)
ºF = ºR- 460
- Celsius (ºC) - Kelvin (ºK)
ºC = ºK- 273
- Celsius (ºC) - Fahrenheit (ºF)
ºC = (ºF-32) / 1,8