Artikel om termometre og temperaturskalaer
1. Termometre
Værktøjet, der er designet til at måle temperatur, er et termometer. Der findes mange typer termometre, men funktionsprincippet er det samme. Normalt bruger vi termometriske objekter, hvis natur ændrer sig med temperaturen. Hvis objektets temperatur ændrer sig, ændrer objektets form og størrelse sig også. De fleste termometre bruger objekter, der kan udvide sig eller krympe, når temperaturen ændrer sig. Termometre, der ofte bruges, består af glasrør, hvor der er alkohol eller kviksølv i midten af røret. Når temperaturen stiger, udvider alkoholen eller kviksølvet i beholderen sig, så længden af alkohol- eller kviksølvsøjlen øges. Omvendt, når temperaturen falder, mindskes længden af alkohol- eller kviksølvsøjlen. På ydersiden af glasrøret er der tal, der repræsenterer termometerets skala. Tallet, der vises i den øvre ende af alkohol- eller kviksølvsøjlen, angiver temperaturværdien af det objekt, der måles.
Andre almindeligt anvendte typer termometre er termometre, der bruger bimetalliske plader (to metaller af forskellige typer og forskellige ekspansionshastigheder). Når temperaturen stiger, oplever det ene metal en større ekspansion end det andet metal. Som et resultat er stykkerne buede. Normalt er et bimetallisk stykke en spiral, hvor den ene ende af chippen forbliver, mens den anden ende er forbundet med skalaindikatoren. Når temperaturen ændrer sig, vil viseren rotere. Termometre, der bruger bimetalliske plader, bruges typisk som lufttermometre, rumtermometre, ovntermometre osv. Et termometer, der er mere nøjagtigt eller præcist, bruger ofte et objekts elektriske egenskaber.
2. Kalibrering af termometer
Termometerkalibrering er processen med at skalere et termometer. Her er nogle trin til at kalibrere termometeret. Forbered først et kviksølvtermometer eller et alkoholtermometer uden skala. Forbered derefter is. Forbered vand. For det fjerde, forbered en vandvarmer, der kan bruges til at koge vand. For det femte, kom is og vand i en beholder (vand og is har samme masse). Placer derefter termometeret i en beholder, der indeholder vand og is.
Først var termometret i kontakt med luft, så termometret var varmere end is. Efter at være placeret i en beholder, ville kviksølvsøjlelængde blive reduceret, fordi blandingen af vand og is køler mere. Lad det stå, indtil kviksølvsøjlelængden ikke ændrer sig (kviksølvsoverfladen bevæger sig ikke). Når kviksølvsøjlelængden ikke ændrer sig, er blandingen af isterninger og vand i termisk ligevægt. Marker kviksølvsøjlens position (marker den øverste ende af kviksølvsøjlen). Dette er ispunktets temperatur eller vandets frysepunkt. For det sjette, kog vand ved hjælp af en elektrisk varmelegeme. Sæt termometret i en beholder med varmt vand. Når vandet bliver varmere, eller vandtemperaturen stiger, øges kviksølvsøjlelængden også (kviksølvsoverfladen bevæger sig opad). Når vandet koger, holder kviksølvsoverfladen op med at bevæge sig. Marker enden af kviksølvsøjlen. Dette er vandets kogepunktstemperatur eller damppunktet.
Hvis du vil lave en Celsius-skala, opdeles afstanden mellem de to mærker i 100 linjer, hvor afstanden mellem hver linje skal være den samme. Det nederste tegn = 0 oC, mens det øvre tegn = 100 oC. Se figuren på siden. Ispunktstemperatur og damppunktstemperatur afhænger af lufttrykket. Derfor vil et termometer, der er kalibreret et sted med forskelligt lufttryk, give forskellige resultater. Almindeligt anvendte kviksølvtermometre er kalibreret ved ét atmosfærisk tryk, så vandets frysepunktstemperatur er 0 oC og kogepunktet er 100 oC. Almindelige termometre såsom kviksølvtermometre eller alkoholtermometre er normalt begrænsede. Termometret kan ikke bruges til at måle meget lave temperaturer (lavere end 0 oC) eller meget høje temperaturer (højere end 100 oC).
3. Ttemperaturskalaer
For at et termometer kan bruges til at måle temperatur, er det nødvendigt at indstille en temperaturskala. To temperaturskalaer bruges ofte, herunder Celsius-skalaen og Fahrenheit-skalaen. Et andet navn for Celsius-skalaen er celsius-skalaen. Celsius = hundrede trin. Den temperaturskala, der er kritisk inden for videnskaben, er den absolutte skala eller Kelvin-skalaen. Kelvin-skalaen vil blive diskuteret senere. De faste punkter for Celsius-skalaen og Fahrenheit-skalaen bruger vands frysepunkt og kogepunkt. Et stofs frysepunkt er den temperatur, hvor fast og flydende form er i termisk ligevægt. Omvendt er et stofs kogepunkt den temperatur, hvor flydende form og gasform er i termisk ligevægt. Frysepunktet og kogepunktet ændrer sig konstant med lufttrykket, så lufttrykket skal bestemmes først. Normalt bruger vi standardtryk, som er 1 atm (én atmosfære). Atmosfæren er én enhed af lufttryk.
3.1 Celsius-skala
Det faste punkt over Celsius-skalaen bruger kogepunktet for rent vand, mens det faste punkt under Celsius-skalaen bruger frysepunktet for rent vand. Frysepunktet for rent vand (også kendt som et ispunkt) er nul grader Celsius (0 oC) og kogepunktet for rent vand (også kendt som damppunktet) er hundrede grader Celsius (100 oC). Mellem is- og damppunktet er der 100 grader. I termometre, der bruger Celsius-skalaen, er en temperaturskala lavere end ispunkttemperaturen typisk markeret med et negativt tal.
3.2 Fahrenheit-skala
Fahrenheit ønsker, at temperaturskalaer skal være positive. Derfor valgte han 0 oF for temperaturen af blandingen af is og saltvand (den koldeste temperatur, som vand kan nå). Når man måler temperaturen af ispunkter og damppunkter, er tallene vist på Fahrenheit-skalaen brøker. Til sidst ændrede han skalaen igen, så temperaturen af ispunktet og damppunktet var hele tal.
For Fahrenheit-skalaen er frysepunktet for rent vand (ispunktet) 32 grader Fahrenheit (32 oF) og kogepunktet for rent vand (damppunktet) er 212 grader Fahrenheit (212 oF). Mellem is- og damppunktet er der 180 grader. Rent vand er vand, der ikke er blandet med andre stoffer. Rent vand20. Når vi siger en bestemt temperatur, kalder vi den Celsius (oC) eller Fahrenheit (oF). Eksempel: varmtvandstemperatur = 100 oC eller 180 oF. Min kropstemperatur = 98 oF. Omvendt, hvis vi siger temperaturændring eller temperaturforskel, så kalder vi det Celsius-grader (Co) eller Fahrenheit-grad (FoEksempel: Den indledende vandtemperatur er 20 oC. Når den er opvarmet, ændres temperaturen til 50 oC. Vand oplever således en temperaturændring på 30 grader Celsius (30 Co).
