Članak o termometrima i temperaturnim skalama
1. Termometri
Alat dizajniran za mjerenje temperature je termometar. Postoji mnogo vrsta termometara, ali princip rada je isti. Obično koristimo termometrijske predmete, prirodu materije koja se mijenja s temperaturom. Ako se temperatura predmeta promijeni, mijenjaju se i oblik i veličina predmeta. Većina termometara koristi predmete koji se mogu širiti ili skupljati kada se temperatura promijeni. Termometri koji se često koriste sastoje se od staklenih cijevi, gdje se u središtu cijevi nalazi alkohol ili živa. Kada se temperatura poveća, alkohol ili živa u posudi se šire tako da se duljina stupca alkohola ili žive povećava. Suprotno tome, kada se temperatura smanji, duljina stupca alkohola ili žive se smanjuje. Na vanjskoj strani staklene cijevi nalaze se brojevi koji predstavljaju skalu termometra. Broj prikazan na gornjem kraju stupca alkohola ili žive označava vrijednost temperature predmeta koji se mjeri.
Druge vrste termometara koje se često koriste su termometri koji koriste bimetalne ploče (dva metala različitih vrsta i različitih brzina širenja). Kada se temperatura poveća, jedan metal doživljava veće širenje od drugog metala. Kao rezultat toga, dijelovi su zakrivljeni. Obično je bimetalni dio spirala, gdje jedan kraj čipa ostaje, dok je drugi kraj spojen na indikator skale. Kada se temperatura promijeni, kazaljka će se rotirati. Termometri koji koriste bimetalne ploče obično se koriste kao termometri za zrak, sobni termometri, termometri za pećnice itd. Termometar, koji je točniji ili precizniji, često koristi električna svojstva objekta.
2. Kalibracija termometra
Kalibracija termometra je postupak skaliranja termometra. Evo nekoliko koraka za kalibraciju termometra. Prvo pripremite živin termometar ili alkoholni termometar bez skale. Drugo, pripremite led. Treće, pripremite vodu. Četvrto, pripremite bojler koji se može koristiti za zagrijavanje vode do vrenja. Peto, stavite led i vodu u posudu (voda i led imaju istu masu). Nakon toga, stavite termometar u posudu koja sadrži vodu i led.
Prvo, termometar je u kontaktu sa zrakom tako da je termometar topliji od leda. Nakon što se stavi u posudu, duljina stupca žive će se smanjiti jer se smjesa vode i leda više hladi. Ostavite da se duljina stupca žive ne mijenja (površina žive se ne pomiče). Kada se duljina stupca žive ne mijenja, smjesa kockica leda i vode je u toplinskoj ravnoteži. Označite položaj stupca žive (označite gornji kraj stupca žive). To je temperatura točke leda ili točke smrzavanja vode. Šesto, prokuhajte vodu pomoću električnog grijača. Umetnite termometar u posudu s zagrijanom vodom. Kada se voda zagrije ili temperatura vode poraste, duljina stupca žive također se povećava (površina žive se pomiče prema gore). Nakon što voda zavrije, površina žive prestaje se pomicati. Označite kraj stupca žive. To je temperatura vrelišta vode ili točke pare.
Ako želite napraviti Celzijusovu ljestvicu, udaljenost između dvije oznake podijeljena je na 100 crta, gdje udaljenost između svake crte mora biti ista. Donji znak = 0 ° C, dok je gornji znak = 100 ° C. Pogledajte sliku sa strane. Temperatura ledišta i temperatura pare ovise o tlaku zraka. Stoga će termometar koji je kalibriran na mjestu s različitim tlakom zraka dati različite rezultate. Živini termometri koji se obično koriste kalibrirani su pri jednom atmosferskom tlaku tako da je temperatura ledišta vode 0 ° C, a temperatura vrelišta 100 ° C. Obični termometri poput živinih termometara ili alkoholnih termometara obično su ograničeni. Termometar se ne može koristiti za mjerenje vrlo niskih temperatura (nižih od 0 ° C) ili vrlo visokih temperatura (viših od 100 ° C).
3. Temperaturne skale
Da bi se termometar koristio za mjerenje temperature, potrebno je postaviti temperaturnu ljestvicu. Često se koriste dvije temperaturne ljestvice, uključujući Celzijusovu i Fahrenheitovu ljestvicu. Drugi naziv za Celzijusovu ljestvicu je Celzijusova ljestvica. Celzijusi = stotinu stupnjeva. Temperaturna ljestvica koja je ključna u području znanosti je apsolutna ljestvica ili Kelvinova ljestvica. O Kelvinovoj ljestvici bit će riječi kasnije. Fiksne točke Celzijusove i Fahrenheitove ljestvice koriste točku smrzavanja i vrelište vode. Točka smrzavanja tvari je temperatura na kojoj su kruti i tekući oblici u toplinskoj ravnoteži. Obrnuto, vrelište tvari je temperatura na kojoj su tekući i plinoviti oblik u toplinskoj ravnoteži. Točka smrzavanja i vrelište se stalno mijenjaju s tlakom zraka, pa je prvo potrebno odrediti tlak zraka. Obično koristimo standardni tlak, koji iznosi 1 atm (jedna atmosfera). Atmosfera je jedna jedinica tlaka zraka.
3.1 Celzijeva skala
Fiksna točka iznad Celzijusove ljestvice koristi vrelište čiste vode, dok fiksna točka ispod Celzijusove ljestvice koristi točku smrzavanja čiste vode. Temperatura smrzavanja čiste vode (također poznata kao točka leda) je nula stupnjeva Celzijusa (0 oC) a temperatura vrelišta čiste vode (također poznata kao točka pare) je sto stupnjeva Celzija (100 oC). Između točke leda i točke pare nalazi se 100 stupnjeva. U termometrima koji koriste Celzijusovu ljestvicu, temperaturna ljestvica niža od temperature točke leda obično je označena negativnim brojem.
3.2 Fahrenheitova skala
Fahrenheit želi da temperaturne skale budu pozitivne. Stoga je odabrao 0 ° F za temperaturu smjese leda i slane vode (najniža temperatura koju voda može dosegnuti). Prilikom mjerenja temperature ledenih točaka i točaka pare, brojevi prikazani na Fahrenheitovoj skali su razlomci. Konačno, ponovno je promijenio skalu tako da su temperatura ledene točke i točke pare cijeli brojevi.
Za Fahrenheitovu ljestvicu, temperatura smrzavanja čiste vode (točka leda) iznosi 32 stupnja Fahrenheita (32 oF) i temperatura vrelišta čiste vode (točka isparavanja) je 212 stupnjeva Fahrenheita (212 oF). Između tačke leda i tačke pare nalazi se 180 stupnjeva. Čista voda je voda koja nije pomiješana s drugim tvarima. Čisti H20. Kada kažemo određenu temperaturu, nazivamo je Celzijus (oC) ili Fahrenheita (oF). Primjer: temperatura tople vode = 100 oC ili 180 oF. Moja tjelesna temperatura = 98 oF. Obrnuto, ako kažemo promjena temperature ili temperaturna razlika, tada to nazivamo Celzijusovim stupnjem (Co) ili Fahrenheitov stupanj (Fo). Primjer: početna temperatura vode je 20 oC. Nakon zagrijavanja, temperatura se mijenja na 50 oC. Dakle, voda doživljava promjenu temperature od 30 stupnjeva Celzija (30 Co).
