Термометрия масъули ченкунии ҳарорат дар системаҳои мухталиф аст ва як фанни ибтидоии эмпирикӣ мебошад, зеро аз замони Гиппократ дар соҳаи тиб огоҳӣ дар бораи ҳарорати ҷисмҳо тавассути ламс ва мавҷудияти ҳисси эҳсосшуда онро ҳамчун "гармии ширин" ё "таби сӯзон" тасниф кард. Аммо, танҳо баъд аз таҳияи термометр, аз ҷониби Галилео Галилей, пас аз чанд сол, вақте ки ин соҳаи омӯзиш аз обҳои таҷрибавӣ баромада, нақши илмиро ба ӯҳда гирифт.
Ҳамаи мо термометрро ҳамчун асбоби чен кардани ҳарорати ҷисм ва муҳити атроф медонем, аммо Чӣ тавр он кор мекунад? Тарозуи термометрӣ аз куҷо пайдо шудааст? Аммо пеш аз он ки ба ин саволҳо ҷавоб диҳед, равшан кардани мафҳуми тағирёбанда, ки мо дар ин ҳолат ҳароратро чен мекунем, муҳим аст.
Ҳарорат, воҳиди асосии миқёси термометрӣ
Ҳангоми номгузории калимаи ҳарорат, шумо эҳтимолан дар бораи миқдори гармӣ фикр мекардед, аммо аввалин чизе, ки бояд ба назар гиред гармӣ ба ҳарорат яксон нест, ҳарчанд, албатта, ҳарду тағирёбанда бо ҳам зич алоқаманданд.
Гармӣ миқдори энергияест, ки интиқоли он бо градиенти ҳарорат дар байни ду система алоқаманд аст, яъне ҳарорат тағирёбандае мебошад, ки гармиро муайян мекунад, аммо он худи гармӣ нест. Ҳарорат бо энергияи кинетикӣ алоқаманд аст, ки он ҳаракати зарраҳоро дар система муайян мекунад ва ба дараҷае, ки дар ҳаракати зарраҳо ташвиши бештар ба амал ояд, ҳамон қадар бузургии ба истилоҳ "тарозуи термометрӣ" ҳосил мешавад.
Индекси
Термометр, асоси термометрия
Тавре ки аллакай қайд кардем, созандаи аввалин ҳароратсанҷ Галилео Галилей буд, тарроҳии ин асбоб ба васл кардани лӯлаи амудии шишагӣ, ки дар ҳарду канор баста шудааст ва дорои обе мебошад, ки дар он якчанд кураи шишагии пӯшида зери об мондаанд., Бо моеъи ранга дарун. Ин имкон дод, ки сабтҳои аввалини тағирёбии ҳарорат сабт карда шаванд. Моеъе, ки дар ин ҳароратсанҷи аввал истифода шудааст, об буд, аммо баъдтар онро спирт иваз кард, зеро об дар ҳарорати хеле паст ба дараҷаи яхкунӣ расид ва бо тағирёбии фишори атмосфера, тағирёбии сатҳи об ба қайд гирифта шуд, бе ин маънои онро дорад, ки тағйирёбии ҳарорат.
Дар байни солҳои 1611 ва 1613. Санторио миқдори ададиро ба асбоби Галилео дохил мекунад. Аммо, ин асбоб ҳанӯз натиҷаҳои дақиқ надод, зеро моеъи ченкунӣ ба фишори атмосфера хеле осебпазир буд. Дар соли 1714, Даниэл Фаренгейт симобро ба ченкунӣ дохил кард.
Истифодаи симоб пешрафти азимро дар дақиқии асбоб нишон медод, зеро коэффитсиенти баланди тавсеа дошт, халалҳо аз ҳисоби ҳарорат ба осонӣ ба назар мерасиданд.
Принсипи кории термометр
Ҳангоми ба ҳам бархӯрдани ду қисми система, он чизеро, ки интизор шудан мумкин аст, интизор шудан мумкин аст, ки дар хосиятҳои ҳарду вариантҳо ба амал меоянд, ки бо падидаи интиқоли гармӣ дар байни онҳо алоқаманданд. Шартҳое, ки барои мувозинати ҳароратӣ будани система иҷро карда мешаванд, инҳоянд:
- Байни ҷонибҳои манфиатдор набояд мубодилаи гармӣ бошад
- Ҳеҷ яке аз хосиятҳои ба ҳарорат вобаста набояд фарқ кунад.
Термометр дар зери кор мекунад Принсипи сифрии термодинамика, ки робитаи байни ду тағирёбандаро дар мувозинати ҳароратӣ муқаррар мекунад. Ин маънои онро дорад, ки симоб, ҳамчун моеъи ба ҳарорат таъсирпазир, ҳангоми ворид шудан ба мувозинат бо бадан ё миёна, ки арзиши ҳарораташро мо донистан мехоҳем, арзиши ҳароратии онро қабул мекунад.
Таҳияи тарозуи термометрӣ
Тавре ки мо қайд кардем, аввалин рӯъёи зарурати дар асбоби Галилейо гузоштани параметрҳои андозагирӣ Санторио буд, ки миқёси ададиро бидуни ҳеҷ ҳисси ҷисмонӣ муқаррар кард. Аммо, ин ҳодиса дар таҳияи он чизе ки мо ҳоло онро ҳамчун тарозуи термометрия мешиносем, аҳамияти калон дошт.
Синфи Rømer
Rømer миқёсест, ки ба яхкунӣ ва ҷӯшидани оби шӯр асос ёфтааст. Ин миқёс айни ҳол мавриди истифода қарор надорад, зеро он натиҷаҳои дақиқ намедиҳад.
Миқёси Фаренгейт
Даниэл Фаренгейт як истеҳсолкунандаи асбобҳои техникӣ буд, ки дар термометр спирти соли 1709 муаллиф буд ва пас аз чанд сол аввалин термометр дар асоси симобро месозад. Ин ихтироъкори пайдоиши олмонӣ миқёси худсаронаи термометриро таҳия кардааст, ки номи ӯро дорад, ки хусусиятҳои зерин дорад:
- Он қиматҳои манфӣ надорад, зеро он замонҳо дар бораи ҳароратҳои аз 0 паст ягон тасаввурот набуд, аз ин сабаб ҷӯшидани об дар 212ºF ва яхбандии он дар 32ºF рух медиҳад.
- Ин хеле дақиқ аст, зеро он ба мушоҳидаҳо дар термометрҳои симобӣ асос ёфтааст, ки мавод бо васеъшавии тақрибан якхела дар ин ҳарорат аст.
- Фаренгейт бо ҳароратсанҷи дақиқи худ тағирёбии ҳарорати ҷӯшиши обро дар шароити фишори атроф чен карда, тавонист, ки нуқтаи ҷӯшон хоси ҳар як моддаи моеъ бошад.
- Истифодаи он дар кишварҳое ба мисли Иёлоти Муттаҳида ва Британияи Кабир паҳн шудааст.
Миқёси Селсий
Дар байни тарозуи термометрӣ, он дар замони худ шӯҳрати калон пайдо кард. Онро соли 1742 аз ҷониби ситорашиноси швед Андрес Селсиус ихтироъ карда, онро бо роҳи ба даст овардани нуқтаи яхкунӣ об ва нуқтаи ҷӯшидани онро ҳамчун бузургтарин таҳия кардааст. Целсий як қатор 100 тақсимотро байни ин ду нуқта анҷом дод.
Баръакси тарозуҳои дигар, сенград бо 100 хатм кор мекунад ва истифодаи он барои мақсадҳои хонагӣ васеъ карда шудааст, зеро дар соҳаи илмӣ истифодаи миқёси мутлақи Келвин бартарӣ дода мешавад.
Шкалаи мутлақ
Ин миқёсро "мутлақ" меноманд, ки арзиши сифри мутлақро баррасӣ мекунад ва аҳамияти он асосан ба ин ҷиҳат вобаста аст, зеро он ба нуқтаҳои собит мустақил вобаста нест, балки ҳароратро ҳамчун ифодаи молекулаҳои кинетикӣ муаррифӣ мекунад. дар нуқтае, ки қатъ шудани ҳаракати молекулавӣ муайян карда шудааст.
Бояд қайд кард, ки ин ҳарорат бо ҷадвали Селсий алоқаманд аст, зеро ҳарду хатми 100-ро иҷро мекунанд.
Миқёси Rankine
Дар соли 1859 муҳандис Вилям Ранкин ин миқёсро, ки ба дараҷаҳои Фаренгейт алоқаманд аст, пешниҳод кард, зеро он ҳамон хатмро идора мекунад, аммо ин миқёс ҳузури сифри мутлақро пешбинӣ мекунад. Дар ташбеҳ гуфтан мумкин аст, ки муносибати Сельсий-Кельвин бо табиати Фаренгейт-Ранкин баробар аст.
Табдилоти байни тарозуи термометрӣ
Истифодаи конверсияҳо дар соҳаи ҳалли масъалаҳо аҳамияти калон дорад, он бо он муайян карда мешавад, ки мо тағирёбандаҳои табиати гуногунро гурӯҳбандӣ карда наметавонем. Ва азбаски фанҳои гуногун метавонанд аз рӯи миқёси гуногуни термометрӣ кор карда шаванд, муносибатҳое ба роҳ монда шуданд, ки ба тағирёбии арзишҳо имкон медиҳанд.
- Фаренгейт (ºF) - Ранкин (ºR)
ºF = ºR- 460
- Селсий (ºC) - Келвин (ºK)
ºC = ºK- 273
- Сельсий (ºC) - Фаренгейт (ºF)
ºC = (-F-32) / 1,8