Cikk a hőmérőkről és hőmérsékleti skálákról
1. Hőmérők
A hőmérséklet mérésére szolgáló eszköz a hőmérő. Sokféle hőmérő létezik, de a működési elv ugyanaz. Általában hőmérő tárgyakat használunk, azaz olyan anyagokat, amelyek a hőmérséklettel együtt változnak. Ha a tárgy hőmérséklete változik, a tárgy alakja és mérete is megváltozik. A legtöbb hőmérő olyan tárgyakat használ, amelyek a hőmérséklet változásával tágulhatnak vagy zsugorodhatnak. A gyakran használt hőmérők üvegcsövekből állnak, amelyek közepén alkohol vagy higany van. Amikor a hőmérséklet emelkedik, a tartályban lévő alkohol vagy higany kitágul, így az alkohol- vagy higanyoszlop hossza nő. Fordítva, amikor a hőmérséklet csökken, az alkohol- vagy higanyoszlop hossza csökken. Az üvegcső külsején számok találhatók, amelyek a hőmérő skáláját jelölik. Az alkohol- vagy higanyoszlop felső végén látható szám a mért tárgy hőmérsékletének értékét jelzi.
Egyéb gyakran használt hőmérők a bimetál lemezeket (két különböző típusú és eltérő tágulási sebességű fémet) használó hőmérők. A hőmérséklet emelkedésekor az egyik fém jobban tágul, mint a másik. Ennek eredményeként a darabok görbültek. A bimetál darab általában spirál alakú, ahol a chip egyik vége megmarad, míg a másik vége a skálajelzőhöz van csatlakoztatva. Amikor a hőmérséklet változik, a mutató forogni kezd. A bimetál lemezeket használó hőmérőket jellemzően levegőhőmérőként, szobahőmérőként, sütőhőmérőként stb. használják. A pontosabb vagy precízebb hőmérő gyakran egy tárgy elektromos tulajdonságait használja ki.
2. Hőmérő kalibrálása
A hőmérő kalibrálása a hőmérő skálázásának folyamata. Íme néhány lépés a hőmérő kalibrálásához. Először is, készítsen elő egy higanyos hőmérőt vagy alkoholos hőmérőt skála nélkül. Másodszor, készítsen elő jeget. Harmadszor, készítsen elő vizet. Negyedszer, készítsen elő egy vízmelegítőt, amellyel forrásban lévő vizet lehet melegíteni. Ötödször, tegyen jeget és vizet egy edénybe (a víz és a jég tömege megegyezik). Ezután helyezze a hőmérőt egy vizet és jeget tartalmazó edénybe.
Először a hőmérő levegővel érintkezik, így forróbb lesz, mint a jég. Miután egy edénybe helyezzük, a higanyoszlop hossza csökken, mivel a víz és jég keveréke jobban lehűl. Hagyjuk, hogy a higanyoszlop hossza változatlan maradjon (a higany felülete nem mozdul el). Amikor a higanyoszlop hossza nem változik, a jégkockák és a víz keveréke termikus egyensúlyban van. Jelöljük meg a higanyoszlop helyzetét (jelöljük meg a higanyoszlop felső végét). Ez a jégpont hőmérséklete, vagy a víz fagyáspontja. Hatodszor, forraljunk vizet elektromos fűtőtesttel. Helyezzük a hőmérőt egy melegített vizet tartalmazó edénybe. Amikor a víz melegszik, vagy a víz hőmérséklete emelkedik, a higanyoszlop hossza is növekszik (a higany felülete felfelé mozdul). Miután a víz felforr, a higany felülete leáll. Jelöljük meg a higanyoszlop végét. Ez a víz forráspontja, vagy a gőzpont hőmérséklete.
Ha Celsius-skálát szeretne készíteni, a két jelölés közötti távolságot 100 vonalra kell osztani, ahol az egyes vonalak közötti távolságnak azonosnak kell lennie. Az alsó jel = 0 ° C, míg a felső jel = 100 ° C. Lásd az oldalsó ábrát. A jégpont és a gőzpont a légnyomástól függ. Ezért egy olyan hőmérő, amelyet különböző légnyomású helyen kalibráltak, eltérő eredményeket fog adni. Az általánosan használt higanyos hőmérőket egy légköri nyomáson kalibrálják, így a víz fagyáspontja 0 ° C, a forráspontja pedig 100 ° C. A hagyományos hőmérők, például a higanyos hőmérők vagy az alkoholos hőmérők általában korlátozottak. A hőmérő nem használható nagyon alacsony (0 ° C alatti) vagy nagyon magas (100 ° C feletti) hőmérséklet mérésére.
3. Hőmérsékleti skálák
Ahhoz, hogy egy hőmérővel hőmérsékletet lehessen mérni, be kell állítani egy hőmérsékleti skálát. Gyakran két hőmérsékleti skálát használnak, a Celsius-skálát és a Fahrenheit-skálát. A Celsius-skála másik neve a Celsius-skála. Celsius = száz fok. A tudomány területén kritikus hőmérsékleti skála az abszolút skála vagy a Kelvin-skála. A Kelvin-skáláról később lesz szó. A Celsius- és a Fahrenheit-skála fixpontjai a víz fagyáspontját és forráspontját használják. Egy anyag fagyáspontja az a hőmérséklet, amelyen a szilárd és folyékony formák termikus egyensúlyban vannak. Fordítva, egy anyag forráspontja az a hőmérséklet, amelyen a folyékony és a gáz halmazállapotú forma termikus egyensúlyban van. A fagyáspont és a forráspont folyamatosan változik a légnyomással, ezért először a légnyomást kell meghatározni. Általában a standard nyomást használjuk, ami 1 atm (egy atmoszféra). A légkör a légnyomás egy egysége.
3.1 Celsius-skála
A Celsius-skála feletti fixpont a tiszta víz forráspontját, míg a Celsius-skála alatti fixpont a tiszta víz fagyáspontját használja. A tiszta víz fagyáspontja (más néven jégpont) nulla Celsius-fok (0 oC), és a tiszta víz forráspontja (más néven gőzpont) száz Celsius-fok (100 oC). A jégpont és a gőzpont között 100 fok van. A Celsius-skálát használó hőmérőkben a jégpont hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékleti skálát általában negatív számmal jelölik.
3.2 Fahrenheit-skála
Fahrenheit azt szeretné, ha a hőmérsékleti skálák pozitívak lennének. Ezért a 0 ° F-ot választotta a jég és sós víz keverékének hőmérsékletének (a víz által elérhető leghidegebb hőmérséklet). A jégpontok és a gőzpontok hőmérsékletének mérésekor a Fahrenheit-skálán látható számok törtek. Végül ismét megváltoztatta a skálát, hogy a jégpont és a gőzpont hőmérséklete egész szám legyen.
A Fahrenheit-skála szerint a tiszta víz fagyáspontja (jegesedési pont) 32 Fahrenheit-fok (32 oF), és a tiszta víz forráspontja (gőzpontja) 212 Fahrenheit-fok (212 oF). A jég- és gőzpont között 180 fok van. A tiszta víz olyan víz, amely nem keveredik más anyagokkal. Tiszta H20. Amikor egy bizonyos hőmérsékletet mondunk, Celsiusnak nevezzük (oC) vagy Fahrenheit (oF). Példa: melegvíz hőmérséklete = 100 oC vagy 180 oF. A testhőmérsékletem = 98 oF. Fordítva, ha hőmérséklet-változásról vagy hőmérséklet-különbségről beszélünk, akkor Celsius-foknak (C) nevezzük.o) vagy Fahrenheit-fok (Fo). Példa: a kezdeti vízhőmérséklet 20 oC. Melegítés után a hőmérséklet 50-re változik. oC. Így a víz hőmérséklete 30 Celsius-fokos (30 C) hőmérséklet-változást szenved el.o).
