Termometri ansvarar för mätningen av temperaturen i olika system och är en disciplin av ganska empirisk början, eftersom det sedan Hippokrates tid, inom medicinområdet, fanns medvetenhet om kroppens temperatur genom beröring och enligt den upplevda känslan klassificerades som "söt värme" eller "brinnande feber". Det var dock inte förrän utvecklingen av termometern, av Galileo Galilei, år senare, när detta studierätt lämnade det empiriska vattnet, att anta en vetenskaplig roll.
Vi känner alla termometern som ett instrument för att mäta kroppens och miljön, men Hur fungerar det? Var kom de termometriska skalorna ifrån? Men innan du svarar på dessa frågor är det viktigt att klargöra konceptet för variabeln som vi mäter, i detta fall temperaturen.
Temperatur, den termometriska skalans grundenhet
När du namngav ordet temperatur tänkte du säkert på värmemängden, men det första du bör tänka på är att värmen är inte samma som temperaturen, men naturligtvis är båda variablerna nära kopplade till varandra.
Värme är mängden energi vars överföring är associerad med en temperaturgradient mellan två system, vilket innebär att temperaturen är en variabel som bestämmer värme, men det är inte själva värmen. Temperaturen är associerad med kinetisk energi, vilket är vad som definierar partiklarnas rörelse i systemet, och i den utsträckning det är större agitation i partiklarnas rörelse, desto större blir storleken som produceras av de så kallade "termometriska skalorna ”.
Termometer, grunden för termometri
Som redan nämnts var skaparen av den första termometern Galileo Galilei, designen av detta instrument baserades på montering av ett vertikalt glasrör, stängt i båda ändar, innehållande vatten i vilket flera stängda glassfärer nedsänktes, med färgad vätska inuti. Detta gjorde det möjligt att göra de första registreringarna av temperaturvariationer. Vätskan som användes i denna första termometer var vatten, men den ersattes senare av alkohol, eftersom vatten vid mycket låga temperaturer nådde en fryspunkt, och när atmosfärstrycket varierade registrerades fluktuationer i vattennivån, utan detta innebär variation i temperatur.
Mellan 1611 och 1613. Santorio införlivar en numerisk skala till Galileos instrument. Emellertid gav detta instrument fortfarande inte exakta resultat, eftersom mätvätskan var mycket känslig för atmosfärstryck. År 1714 införlivade Daniel Fahrenheit kvicksilver i mätningen.
Användningen av kvicksilver representerade ett stort framsteg när det gäller instrumentets precision, eftersom temperaturstörningarna med en hög expansionskoefficient var lätt märkbara.
Arbetsprincip för termometer
När två delar av ett system kommer i kontakt, kan man förvänta sig att variationer i egenskaperna hos båda kommer att inträffa, vilka är kopplade till ett fenomen med värmeöverföring mellan dem. Villkoren som måste uppfyllas för att ett system ska vara i termisk jämvikt är följande:
- Det bör inte finnas något värmeväxling mellan de inblandade parterna
- Ingen av de temperaturberoende egenskaperna bör variera.
Termometern fungerar under Nollprincip för termodynamik, som fastställer sambandet mellan två variabler i termisk jämvikt. Vilket innebär att kvicksilver, som en vätska som är mottaglig för temperaturförändringar, antar dess temperaturvärde när man går in i jämvikt med kroppen eller mediet, vars temperaturvärde vi vill veta.
Utveckling av termometriska skalor
Som vi redan nämnde var Santorio den första visionären om behovet av att upprätta en mätparameter i Galileos instrument, som skapade en numerisk skala utan någon fysisk känsla. Emellertid var denna händelse av stor betydelse för utvecklingen av det vi nu känner till termometravågarna.
Rømer-klass
Rømer är en skala baserad på frysning och kokning av saltvatten. Denna skala är för närvarande i nedläggning, eftersom den inte ger korrekta resultat.
Fahrenheit-skala
Daniel Fahrenheit var en tillverkare av tekniska instrument som skapade alkoholtermometern 1709, och sedan år senare skulle han göra den första kvicksilverbaserade termometern. Denna uppfinnare av tyskt ursprung utvecklade en godtycklig termometrisk skala som bär hans namn, som har följande egenskaper:
- Det har inga negativa värden, eftersom det vid den tiden inte fanns några föreställningar om temperaturer under 0, av denna anledning sker kokning av vatten vid 212ºF och dess frysning vid 32ºF.
- Det är ganska exakt, eftersom det är baserat på observationer i kvicksilvertermometern, ett material med nästan jämn expansion i det temperaturområdet.
- Med sin precisionstermometer mätte Fahrenheit variationen i koktemperaturen för vatten under omgivande tryckförhållanden och kunde fastställa att kokpunkten är en egenskap hos varje flytande ämne.
- Dess användning har spridit sig i länder som USA och Storbritannien.
Celsius-skala
Bland termometriska skalor fick den här stor popularitet under sin tid. Det uppfanns 1742 av den svenska astronomen Andrés Celsius, som utvecklade den och tog fryspunkten för vatten som det lägre värdet och dess kokpunkt som det maximala värdet. Celsius utförde en serie med 100 uppdelningar mellan dessa två punkter.
Till skillnad från de andra skalorna fungerar celsiusgraden med 100 grader och användningen har utvidgats för inhemska ändamål, eftersom man inom det vetenskapliga området föredrar att använda den absoluta Kelvin-skalan.
Absolut skala
Denna skala kallas "absolut", som överväger värdet av absolut noll, och dess betydelse ligger i grund och botten i denna aspekt, eftersom det inte beror på godtyckliga fixpunkter, utan snarare presenterar temperatur som ett uttryck för molekylär kinetik. vid den punkt där upphörandet av molekylär rörelse bestämdes.
Det är viktigt att notera att denna temperatur är associerad med Celsius-skalan, eftersom båda klarar en gradering på 100.
Rankine skala
1859 föreslog ingenjören William Rankine denna skala, som är relaterad till grader Fahrenheit, eftersom den hanterar samma gradering, men denna skala inkluderar närvaron av absolut noll. I en analogi kan man säga att förhållandet Celsius-Kelvin är av samma natur som Fahrenheit-Rankine.
Omvandlingar mellan termometriska skalor
Användningen av omvandlingar är av stor betydelse inom området problemlösning, det bestäms av det faktum att vi inte kan gruppera variabler av olika natur. Och eftersom de olika disciplinerna kan hanteras i termer av olika termometriska skalor har relationer etablerats som möjliggör omvandling av värden.
- Fahrenheit (ºF) - Rankine (ºR)
ºF = ºR- 460
- Celsius (ºC) - Kelvin (ºK)
ºC = ºK- 273
- Celsius (ºC) - Fahrenheit (ºF)
ºC = (ºF-32) / 1,8