Статия за термометри и температурни скали
1. Термометри
Инструментът, предназначен за измерване на температура, е термометър. Има много видове термометри, но принципът на работа е един и същ. Обикновено използваме термометрични обекти, т.е. природата на материята, която се променя с температурата. Ако температурата на обекта се промени, формата и размерът на обекта също се променят. Повечето термометри използват обекти, които могат да се разширяват или свиват, когато температурата се промени. Термометрите, които често се използват, се състоят от стъклени тръбички, в центъра на които има алкохол или живак. Когато температурата се повиши, алкохолът или живакът в контейнера се разширява, така че дължината на алкохолния или живачния стълб се увеличава. Обратно, когато температурата се понижи, дължината на алкохолния или живачния стълб намалява. От външната страна на стъклената тръбичка има числа, които представляват скалата на термометъра. Числото, показано в горния край на алкохолния или живачния стълб, показва стойността на температурата на измервания обект.
Други често използвани видове термометри са термометри, които използват биметални листове (два метала от различни видове и с различна скорост на разширение). Когато температурата се повиши, единият метал претърпява по-голямо разширение от другия. В резултат на това частите са извити. Обикновено биметалната част е спирала, където единият край на чипа остава, докато другият край е свързан с индикатора на скалата. Когато температурата се промени, стрелката ще се завърти. Термометрите, които използват биметални листове, обикновено се използват като термометри за въздух, стайни термометри, термометри за фурни и др. Термометърът, който е по-точен или прецизен, често използва електрическите свойства на даден обект.
2. Калибриране на термометър
Калибрирането на термометъра е процесът на скалиране на термометър. Ето няколко стъпки за калибриране на термометъра. Първо, пригответе живачен термометър или спиртен термометър без скала. Второ, пригответе лед. Трето, пригответе вода. Четвърто, пригответе бойлер, който може да се използва за загряване на вода до кипене. Пето, сложете лед и вода в съд (водата и ледът имат еднаква маса). След това поставете термометъра в съд, съдържащ вода и лед.
Първоначално термометърът е в контакт с въздух, така че е по-горещ от леда. След като се постави в съд, дължината на живачния стълб ще се намали, защото сместа от вода и лед се охлажда повече. Оставете, докато дължината на живачния стълб не се промени (повърхността на живака не се движи). Когато дължината на живачния стълб не се промени, сместа от кубчета лед и вода е в термично равновесие. Маркирайте позицията на живачния стълб (маркирайте горния край на живачния стълб). Това е температурата на точката на лед или точката на замръзване на водата. Шесто, сварете вода с електрически нагревател. Поставете термометъра в съд, съдържащ загрята вода. Когато водата се нагрее или температурата ѝ се повиши, дължината на живачния стълб също се увеличава (повърхността на живака се движи нагоре). След като водата заври, повърхността на живака спира да се движи. Маркирайте края на живачния стълб. Това е температурата на точката на кипене на водата или точката на пара.
Ако искате да направите скала по Целзий, разстоянието между двете маркировки се разделя на 100 линии, където разстоянието между всяка линия трябва да е еднакво. Долният знак = 0 ° C, докато горният знак = 100 ° C. Вижте фигурата отстрани. Температурата на точката на замръзване и температурата на точката на изпарение зависят от атмосферното налягане. Следователно, термометър, калибриран на място с различно атмосферно налягане, ще даде различни резултати. Често използваните живачни термометри се калибрират при едно атмосферно налягане, така че температурата на точката на замръзване на водата да е 0 ° C, а температурата на кипене да е 100 ° C. Обикновените термометри, като живачни термометри или спиртни термометри, обикновено са ограничени. Термометърът не може да се използва за измерване на много ниски температури (по-ниски от 0 ° C) или много високи температури (по-високи от 100 ° C).
3. Температурни скали
За да може термометърът да измерва температурата, е необходимо да се зададе температурна скала. Често се използват две температурни скали, включително скалата на Целзий и скалата на Фаренхайт. Друго наименование за скалата на Целзий е скалата на Целзий. Целзий = сто стъпки. Температурната скала, която е от решаващо значение в областта на науката, е абсолютната скала или скалата на Келвин. Скалата на Келвин ще бъде разгледана по-късно. Фиксираните точки на скалите на Целзий и скалата на Фаренхайт използват точката на замръзване и точката на кипене на водата. Точката на замръзване на веществото е температурата, при която твърдата и течната форма са в термично равновесие. Обратно, точката на кипене на веществото е температурата, при която течната и газообразната форма са в термично равновесие. Точката на замръзване и точката на кипене постоянно се променят с налягането на въздуха, така че първо трябва да се определи налягането на въздуха. Обикновено използваме стандартно налягане, което е 1 атм (една атмосфера). Атмосферата е една единица за налягане на въздуха.
3.1 Целзийска скала
Фиксираната точка над скалата на Целзий използва точката на кипене на чиста вода, докато фиксираната точка под скалата на Целзий използва точката на замръзване на чиста вода. Температурата на замръзване на чиста вода (известна още като ледена точка) е нула градуса по Целзий (0 oC) и температурата на точката на кипене на чиста вода (известна също като точка на изпарение) е сто градуса по Целзий (100 oC). Между точките на лед и на пара има 100 градуса. В термометрите, които използват скалата на Целзий, температурна скала, по-ниска от температурата на точката на лед, обикновено е маркирана с отрицателно число.
3.2 скала по Фаренхайт
Фаренхайт иска температурните скали да са положителни. Затова той избра 0 ° F за температурата на сместа от лед и солена вода (най-ниската температура, която водата може да достигне). При измерване на температурата на точките на лед и точките на изпарение, числата, показани по скалата на Фаренхайт, са дроби. Накрая той отново промени скалата, така че температурата на точката на лед и точката на изпарение да бъдат цели числа.
За скалата на Фаренхайт, температурата на замръзване на чистата вода (точка на лед) е 32 градуса по Фаренхайт (32 oF) и температурата на кипене на чистата вода (точка на парене) е 212 градуса по Фаренхайт (212 oF). Между точките на лед и пара има 180 градуса. Чистата вода е вода, която не е смесена с други вещества. Чист H20. Когато казваме определена температура, я наричаме Целзий (oC) или Фаренхайт (oПример: температура на топлата вода = 100 oC или 180 oF. Телесната ми температура = 98 oF. Обратно, ако казваме температурна промяна или температурна разлика, тогава го наричаме градус по Целзий (Co) или градуси по Фаренхайт (F)o). Пример: началната температура на водата е 20 oC. След нагряване температурата се променя на 50 oC. По този начин, водата претърпява промяна в температурата от 30 градуса по Целзий (30 Co).
