Raksts par termometriem un temperatūras skalām
1. Termometri
Temperatūras mērīšanai paredzēts instruments ir termometrs. Ir daudz termometru veidu, taču darbības princips ir viens un tas pats. Parasti mēs izmantojam termometriskus objektus – vielas īpašības, kas mainās līdz ar temperatūru. Ja mainās objekta temperatūra, mainās arī objekta forma un izmērs. Lielākā daļa termometru izmanto objektus, kas var izplesties vai sarauties, mainoties temperatūrai. Bieži izmantotie termometri sastāv no stikla caurulēm, kuru centrā ir spirts vai dzīvsudrabs. Kad temperatūra paaugstinās, traukā esošais spirts vai dzīvsudrabs izplešas, tādējādi palielinot spirta vai dzīvsudraba staba garumu. Un otrādi, kad temperatūra pazeminās, spirta vai dzīvsudraba staba garums samazinās. Stikla caurules ārpusē ir skaitļi, kas ir termometra skala. Skaitlis, kas redzams spirta vai dzīvsudraba staba augšējā galā, norāda mērāmā objekta temperatūras vērtību.
Citi bieži izmantotie termometru veidi ir termometri, kuros izmanto bimetāla loksnes (divi dažāda veida metāli ar atšķirīgu izplešanās ātrumu). Palielinoties temperatūrai, viens metāls izplešas vairāk nekā otrs metāls. Tā rezultātā detaļas ir izliektas. Parasti bimetāla detaļa ir spirāle, kur viens mikroshēmas gals paliek, bet otrs gals ir savienots ar skalas indikatoru. Mainoties temperatūrai, rādītājs griežas. Termometrus, kuros izmanto bimetāla loksnes, parasti izmanto kā gaisa termometrus, istabas termometrus, cepeškrāsns termometrus utt. Precīzāks termometrs bieži izmanto objekta elektriskās īpašības.
2. Termometra kalibrēšana
Termometra kalibrēšana ir termometra mērogošanas process. Šeit ir daži soļi termometra kalibrēšanai. Vispirms sagatavojiet dzīvsudraba termometru vai spirta termometru bez skalas. Otrkārt, sagatavojiet ledu. Treškārt, sagatavojiet ūdeni. Ceturtkārt, sagatavojiet ūdens sildītāju, ko var izmantot ūdens uzkarsēšanai līdz vārīšanās temperatūrai. Piektkārt, ievietojiet traukā ledu un ūdeni (ūdenim un ledum ir vienāda masa). Pēc tam ievietojiet termometru traukā ar ūdeni un ledu.
Sākumā termometrs nonāk saskarē ar gaisu, tāpēc tas ir karstāks par ledu. Pēc ievietošanas traukā dzīvsudraba stabiņa garums samazinās, jo ūdens un ledus maisījums atdziest vairāk. Ļaujiet, līdz dzīvsudraba stabiņa garums nemainās (dzīvsudraba virsma nekustas). Kad dzīvsudraba stabiņa garums nemainās, ledus gabaliņu un ūdens maisījums atrodas termiskā līdzsvarā. Atzīmējiet dzīvsudraba stabiņa pozīciju (atzīmējiet dzīvsudraba stabiņa augšējo galu). Tā ir ledus punkta jeb ūdens sasalšanas punkta temperatūra. Sestkārt, uzvāriet ūdeni, izmantojot elektrisko sildītāju. Ievietojiet termometru traukā ar karstu ūdeni. Kad ūdens kļūst karstāks vai ūdens temperatūra paaugstinās, palielinās arī dzīvsudraba stabiņa garums (dzīvsudraba virsma paceļas uz augšu). Pēc ūdens vārīšanās dzīvsudraba virsma pārstāj kustēties. Atzīmējiet dzīvsudraba stabiņa galu. Šī ir ūdens viršanas punkta jeb tvaika punkta temperatūra.
Ja vēlaties izveidot Celsija skalu, attālums starp abām atzīmēm tiek sadalīts 100 līnijās, kur attālumam starp katru līniju jābūt vienādam. Apakšējā zīme = 0 ° C, bet augšējā zīme = 100 ° C. Skatiet attēlu sānos. Ledus punkta temperatūra un tvaika punkta temperatūra ir atkarīgas no gaisa spiediena. Tāpēc termometrs, kas kalibrēts vietā ar atšķirīgu gaisa spiedienu, sniegs atšķirīgus rezultātus. Parasti izmantotie dzīvsudraba termometri ir kalibrēti vienā atmosfēras spiedienā tā, lai ūdens sasalšanas temperatūra būtu 0 ° C un viršanas temperatūra būtu 100 ° C. Parastie termometri, piemēram, dzīvsudraba termometri vai spirta termometri, parasti ir ierobežoti. Termometru nevar izmantot ļoti zemas temperatūras (zemākas par 0 ° C) vai ļoti augstas temperatūras (augstākas par 100 ° C) mērīšanai.
3. Temperatūras skalas
Lai termometru varētu izmantot temperatūras mērīšanai, ir jāiestata temperatūras skala. Bieži tiek izmantotas divas temperatūras skalas, tostarp Celsija skala un Fārenheita skala. Vēl viens Celsija skalas nosaukums ir Celsija skala. Celsija = simts soļu. Zinātnes jomā kritiski svarīga temperatūras skala ir absolūtā skala jeb Kelvina skala. Par Kelvina skalu tiks runāts vēlāk. Celsija un Fārenheita skalas fiksētie punkti izmanto ūdens sasalšanas punktu un viršanas punktu. Vielas sasalšanas temperatūra ir temperatūra, kurā cietā un šķidrā forma atrodas termiskā līdzsvarā. Savukārt vielas viršanas temperatūra ir temperatūra, kurā šķidrā forma un gāzveida forma atrodas termiskā līdzsvarā. Sasalšanas temperatūra un viršanas temperatūra pastāvīgi mainās atkarībā no gaisa spiediena, tāpēc vispirms ir jānosaka gaisa spiediens. Parasti mēs izmantojam standarta spiedienu, kas ir 1 atm (viena atmosfēra). Atmosfēra ir viena gaisa spiediena vienība.
3.1 Celsija skala
Fiksētais punkts virs Celsija skalas izmanto tīra ūdens viršanas temperatūru, savukārt fiksētais punkts zem Celsija skalas izmanto tīra ūdens sasalšanas temperatūru. Tīra ūdens sasalšanas temperatūra (pazīstama arī kā ledus punkts) ir nulle grādi pēc Celsija (0 oC) un tīra ūdens viršanas temperatūra (pazīstama arī kā tvaika temperatūra) ir simts grādi pēc Celsija (100 oC). Starp ledus un tvaika punktiem ir 100 grādi. Termometros, kas izmanto Celsija skalu, temperatūras skala, kas ir zemāka par ledus punkta temperatūru, parasti tiek apzīmēta ar negatīvu skaitli.
3.2 Fārenheita skala
Fārenheita grādi vēlas, lai temperatūras skalas būtu pozitīvas. Tāpēc viņš izvēlējās 0 ° F kā ledus un sālsūdens maisījuma temperatūru (aukstākā temperatūra, ko ūdens var sasniegt). Mērot ledus punktu un tvaika punktu temperatūru, Fārenheita skalā redzamie skaitļi ir daļskaitļi. Visbeidzot, viņš atkal mainīja skalu tā, lai ledus punkta un tvaika punkta temperatūra būtu veseli skaitļi.
Fārenheita skalā tīra ūdens sasalšanas temperatūra (apledojuma punkts) ir 32 grādi pēc Fārenheita (32 oF) un tīra ūdens viršanas temperatūra (tvaika temperatūra) ir 212 grādi pēc Fārenheita (212 oF). Starp ledus un tvaika punktiem ir 180 grādi. Tīrs ūdens ir ūdens, kas nav sajaukts ar citām vielām. Tīrs H20. Kad mēs norādām noteiktu temperatūru, mēs to saucam par Celsiju (oC) vai Fārenheita (oF). Piemērs: karstā ūdens temperatūra = 100 oC vai 180 oF. Mana ķermeņa temperatūra = 98 oF. Un otrādi, ja mēs runājam par temperatūras izmaiņām vai temperatūras starpību, tad mēs to saucam par Celsija grādiem (Co) vai Fārenheita grādos (Fo). Piemērs: sākotnējā ūdens temperatūra ir 20 oC. Pēc uzsildīšanas temperatūra mainās līdz 50 oC. Tādējādi ūdens temperatūra mainās par 30 grādiem pēc Celsija (30 °Co).
