Článok o teplomeroch a teplotných stupniciach
1. Teplomery
Nástroj určený na meranie teploty je teplomer. Existuje mnoho typov teplomerov, ale princíp fungovania je rovnaký. Zvyčajne používame termometrické predmety, čo je povaha hmoty, ktorá sa mení s teplotou. Ak sa teplota objektu mení, mení sa aj tvar a veľkosť objektu. Väčšina teplomerov používa predmety, ktoré sa môžu pri zmene teploty rozťahovať alebo zmršťovať. Často používané teplomery pozostávajú zo sklenených trubíc, v ktorých je v strede alkohol alebo ortuť. Keď teplota stúpa, alkohol alebo ortuť v nádobe sa rozťahuje tak, že sa dĺžka alkoholového alebo ortuťového stĺpca zväčšuje. Naopak, keď teplota klesá, dĺžka alkoholového alebo ortuťového stĺpca sa zmenšuje. Na vonkajšej strane sklenenej trubice sú čísla, ktoré predstavujú stupnicu teplomeru. Číslo zobrazené na hornom konci alkoholového alebo ortuťového stĺpca udáva hodnotu teploty meraného objektu.
Ďalšími bežne používanými typmi teplomerov sú teplomery, ktoré používajú bimetalové plechy (dva kovy rôznych typov a rôznych rýchlostí rozťahovania). Keď sa teplota zvyšuje, jeden kov sa rozťahuje viac ako druhý kov. V dôsledku toho sú kusy zakrivené. Bimetalický kus má zvyčajne tvar špirály, kde jeden koniec čipu zostáva, zatiaľ čo druhý koniec je pripojený k indikátoru stupnice. Keď sa teplota zmení, ukazovateľ sa otáča. Teplomery, ktoré používajú bimetalové plechy, sa zvyčajne používajú ako teplomery vzduchu, izbové teplomery, teplomery do rúry atď. Teplomer, ktorý je presnejší alebo precíznejší, často využíva elektrické vlastnosti objektu.
2. Kalibrácia teplomeru
Kalibrácia teplomeru je proces nastavovania stupnice teplomeru. Tu je niekoľko krokov na kalibráciu teplomeru. Najprv si pripravte ortuťový teplomer alebo liehový teplomer bez stupnice. Po druhé, pripravte si ľad. Po tretie, pripravte si vodu. Po štvrté, pripravte si ohrievač vody, ktorý môžete použiť na ohrev vody do varu. Po piate, vložte ľad a vodu do nádoby (voda a ľad majú rovnakú hmotnosť). Potom vložte teplomer do nádoby obsahujúcej vodu a ľad.
Najprv je teplomer v kontakte so vzduchom, takže je teplejší ako ľad. Po vložení do nádoby sa dĺžka stĺpca ortuti zníži, pretože zmes vody a ľadu sa viac ochladzuje. Nechajte pôsobiť, kým sa dĺžka stĺpca ortuti nezmení (povrch ortuti sa nepohybuje). Keď sa dĺžka stĺpca ortuti nemení, zmes kociek ľadu a vody je v tepelnej rovnováhe. Označte polohu stĺpca ortuti (označte horný koniec stĺpca ortuti). To je teplota bodu ľadu alebo bodu tuhnutia vody. Po šieste, prevarte vodu pomocou elektrického ohrievača. Vložte teplomer do nádoby s ohriatou vodou. Keď sa voda zahreje alebo sa zvýši jej teplota, zväčší sa aj dĺžka stĺpca ortuti (povrch ortuti sa pohybuje nahor). Po vriacej vode sa povrch ortuti prestane pohybovať. Označte koniec stĺpca ortuti. To je teplota bodu varu vody alebo bodu pary.
Ak chcete vytvoriť Celziovu stupnicu, vzdialenosť medzi dvoma značkami sa rozdelí na 100 čiar, kde vzdialenosť medzi jednotlivými čiarami musí byť rovnaká. Spodné znamienko = 0 ° C, zatiaľ čo horné znamienko = 100 ° C. Pozrite si obrázok na boku. Teplota bodu ľadu a teplota bodu pary závisia od tlaku vzduchu. Preto teplomer kalibrovaný na mieste s rôznym tlakom vzduchu poskytne rôzne výsledky. Bežne používané ortuťové teplomery sú kalibrované pri jednom atmosférickom tlaku, takže teplota bodu tuhnutia vody je 0 ° C a teplota bodu varu je 100 ° C. Bežné teplomery, ako sú ortuťové teplomery alebo liehové teplomery, sú zvyčajne obmedzené. Teplomer sa nedá použiť na meranie veľmi nízkych teplôt (nižších ako 0 ° C) alebo veľmi vysokých teplôt (vyšších ako 100 ° C).
3. Teplotné stupnice
Aby sa teplomer mohol použiť na meranie teploty, je potrebné nastaviť teplotnú stupnicu. Často sa používajú dve teplotné stupnice, vrátane Celziovej stupnice a Fahrenheitovej stupnice. Ďalším názvom pre Celziovu stupnicu je Celziova stupnica. Celzia = sto stupňov. Teplotná stupnica, ktorá je v oblasti vedy kľúčová, je absolútna stupnica alebo Kelvinova stupnica. O Kelvinovej stupnici sa bude hovoriť neskôr. Pevné body Celziovej a Fahrenheitovej stupnice používajú bod tuhnutia a bod varu vody. Bod tuhnutia látky je teplota, pri ktorej sú tuhé a kvapalné skupenstvo v tepelnej rovnováhe. Naopak, bod varu látky je teplota, pri ktorej sú kvapalné a plynné skupenstvo v tepelnej rovnováhe. Bod tuhnutia a bod varu sa neustále menia s tlakom vzduchu, preto je potrebné najprv určiť tlak vzduchu. Zvyčajne používame štandardný tlak, ktorý je 1 atm (jedna atmosféra). Atmosféra je jedna jednotka tlaku vzduchu.
3.1 stupnice Celzia
Pevný bod nad Celziovou stupnicou používa bod varu čistej vody, zatiaľ čo pevný bod pod Celziovou stupnicou používa bod tuhnutia čistej vody. Teplota tuhnutia čistej vody (tiež známa ako bod ľadu) je nula stupňov Celzia (0 oC) a teplota bodu varu čistej vody (tiež známa ako bod pary) je sto stupňov Celzia (100 oC). Medzi bodom ľadu a bodom pary je 100 stupňov. V teplomeroch, ktoré používajú Celziovu stupnicu, je teplotná stupnica nižšia ako teplota bodu ľadu zvyčajne označená záporným číslom.
3.2 stupnice Fahrenheita
Fahrenheit chce, aby teplotné stupnice boli kladné. Preto zvolil 0 ° F pre teplotu zmesi ľadu a slanej vody (najnižšia teplota, akú môže voda dosiahnuť). Pri meraní teploty bodov ľadu a bodov pary sú čísla zobrazené na Fahrenheitovej stupnici zlomky. Nakoniec stupnicu opäť zmenil tak, aby teplota bodu ľadu a bodu pary boli celé čísla.
Na Fahrenheitovej stupnici je bod mrazu čistej vody (bod ľadu) 32 stupňov Fahrenheita (32 oF) a teplota bodu varu čistej vody (bod pary) je 212 stupňov Fahrenheita (212 oF). Medzi bodom ľadu a bodom pary je 180 stupňov. Čistá voda je voda, ktorá nie je zmiešaná s inými látkami. Čistý H20. Keď povieme určitú teplotu, nazývame ju Celzius (o°C) alebo Fahrenheita (oPríklad: teplota teplej vody = 100 oC alebo 180 oF. Moja telesná teplota = 98 oF. Naopak, ak hovoríme o zmene teploty alebo teplotnom rozdiele, potom to nazývame stupňom Celzia (Co) alebo stupňa Fahrenheita (F)o). Príklad: počiatočná teplota vody je 20 oC. Po zahriatí sa teplota zmení na 50 oC. Teplota vody sa teda zmení o 30 stupňov Celzia (30 °Co).
