Članek o termometrih in temperaturnih lestvicah
1. termometri
Orodje za merjenje temperature je termometer. Obstaja veliko vrst termometrov, vendar je princip delovanja enak. Običajno uporabljamo termometrične predmete, naravo snovi, ki se spreminja s temperaturo. Če se temperatura predmeta spremeni, se spremenita tudi oblika in velikost predmeta. Večina termometrov uporablja predmete, ki se lahko širijo ali krčijo, ko se temperatura spremeni. Termometri, ki se pogosto uporabljajo, so sestavljeni iz steklenih cevi, kjer je v središču cevi alkohol ali živo srebro. Ko se temperatura poveča, se alkohol ali živo srebro v posodi razširi, tako da se dolžina alkoholnega ali živosrebrnega stebra poveča. Nasprotno, ko se temperatura zmanjša, se dolžina alkoholnega ali živosrebrnega stebra zmanjša. Na zunanji strani steklene cevi so številke, ki predstavljajo skalo termometra. Številka, prikazana na zgornjem koncu alkoholnega ali živosrebrnega stebra, označuje vrednost temperature merjenega predmeta.
Druge vrste termometrov, ki se pogosto uporabljajo, so termometri, ki uporabljajo bimetalne plošče (dve kovini različnih vrst in različnih hitrosti raztezanja). Ko se temperatura poveča, se ena kovina bolj razteza kot druga. Posledično so kosi ukrivljeni. Običajno je bimetalni kos spirala, kjer en konec čipa ostane, drugi konec pa je povezan z indikatorjem skale. Ko se temperatura spremeni, se kazalec zavrti. Termometri, ki uporabljajo bimetalne plošče, se običajno uporabljajo kot zračni termometri, sobni termometri, termometri za pečice itd. Termometer, ki je natančnejši ali preciznejši, pogosto uporablja električne lastnosti predmeta.
2. Kalibracija termometra
Kalibracija termometra je postopek skaliranja termometra. Tukaj je nekaj korakov za kalibracijo termometra. Najprej pripravite živosrebrni termometer ali alkoholni termometer brez tehtnice. Drugič, pripravite led. Tretjič, pripravite vodo. Četrtič, pripravite grelnik vode, ki ga lahko uporabite za segrevanje vode do vrelišča. Petič, led in vodo dajte v posodo (voda in led imata enako maso). Nato termometer postavite v posodo z vodo in ledom.
Termometer je najprej v stiku z zrakom, tako da je bolj vroč kot led. Ko ga damo v posodo, se dolžina stebra živega srebra zmanjša, ker se mešanica vode in ledu bolj hladi. Pustimo, da se dolžina stebra živega srebra ne spremeni (površina živega srebra se ne premika). Ko se dolžina stebra živega srebra ne spremeni, je mešanica ledenih kock in vode v toplotnem ravnovesju. Označimo položaj stebra živega srebra (označimo zgornji konec stebra živega srebra). To je temperatura ledene točke ali ledišča vode. Šestič, vodo zavremo z električnim grelnikom. Termometer vstavimo v posodo z ogrevano vodo. Ko se voda segreje ali se temperatura vode poveča, se poveča tudi dolžina stebra živega srebra (površina živega srebra se premakne navzgor). Ko voda zavre, se površina živega srebra preneha premikati. Označimo konec stebra živega srebra. To je temperatura vrelišča vode ali parne točke.
Če želite narediti Celzijevo lestvico, razdaljo med obema oznakama razdelite na 100 črt, kjer mora biti razdalja med posameznimi črtami enaka. Spodnji predznak = 0 oC, medtem ko je zgornji predznak = 100 oC. Glejte sliko ob strani. Temperatura ledišča in temperatura parišča sta odvisni od zračnega tlaka. Zato bo termometer, ki je umerjen na mestu z različnim zračnim tlakom, dal različne rezultate. Običajno uporabljeni živosrebrni termometri so umerjeni pri enem atmosferskem tlaku, tako da je temperatura ledišča vode 0 oC, vrelišče pa je 100 oC. Navadni termometri, kot so živosrebrni termometri ali alkoholni termometri, so običajno omejeni. Termometra ni mogoče uporabiti za merjenje zelo nizkih temperatur (nižjih od 0 oC) ali zelo visokih temperaturah (nad 100 oC).
3. Ttemperaturne lestvice
Za merjenje temperature s termometrom je treba nastaviti temperaturno lestvico. Pogosto se uporabljata dve temperaturni lestvici, vključno s Celzijevo in Fahrenheitovo lestvico. Drugo ime za Celzijevo lestvico je Celzijeva lestvica. Celzijeva lestvica = sto stopenj. Temperaturna lestvica, ki je ključna v znanosti, je absolutna lestvica ali Kelvinova lestvica. O Kelvinovi lestvici bomo razpravljali kasneje. Fiksni točki Celzijeve in Fahrenheitove lestvice uporabljata ledišče in vrelišče vode. Ledišče snovi je temperatura, pri kateri sta trdna in tekoča snov v toplotnem ravnovesju. Nasprotno pa je vrelišče snovi temperatura, pri kateri sta tekoča in plinasta snov v toplotnem ravnovesju. Ledišče in vrelišče se nenehno spreminjata z zračnim tlakom, zato je treba najprej določiti zračni tlak. Običajno uporabljamo standardni tlak, ki je 1 atm (ena atmosfera). Atmosfera je ena enota zračnega tlaka.
3.1 Celzijeva lestvica
Fiksna točka nad Celzijevo lestvico uporablja vrelišče čiste vode, fiksna točka pod Celzijevo lestvico pa ledišče čiste vode. Ledišče čiste vode (znano tudi kot ledena točka) je nič stopinj Celzija (0 oC) in temperatura vrelišča čiste vode (znana tudi kot parna točka) je sto stopinj Celzija (100 oC). Med ledeno in parno točko je 100 stopinj. V termometrih, ki uporabljajo Celzijevo lestvico, je temperaturna lestvica, nižja od temperature ledene točke, običajno označena z negativnim številom.
3.2 Fahrenheitova lestvica
Fahrenheit želi, da bi bila temperaturna lestvica pozitivna. Zato je izbral 0 oF za temperaturo mešanice ledu in slane vode (najnižja temperatura, ki jo lahko doseže voda). Pri merjenju temperature ledenih in parnih točk so številke, prikazane na Fahrenheitovi lestvici, ulomki. Nazadnje je lestvico ponovno spremenil tako, da sta bili temperaturi ledene in parne točke celi števili.
Za Fahrenheitovo lestvico je temperatura zmrzovanja čiste vode (točka ledu) 32 stopinj Fahrenheita (32 oF) in vrelišče čiste vode (parna točka) je 212 stopinj Fahrenheita (212 oF). Med ledeno in parno točko je 180 stopinj. Čista voda je voda, ki ni pomešana z drugimi snovmi. Čisti H20. Ko rečemo določena temperatura, jo imenujemo Celzij (oC) ali Fahrenheita (oPrimer: temperatura tople vode = 100 oC ali 180 oF. Moja telesna temperatura = 98 oF. Nasprotno, če govorimo o temperaturni spremembi ali temperaturni razliki, potem temu rečemo Celzijeva stopnja (Co) ali stopinja Fahrenheita (Fo). Primer: začetna temperatura vode je 20 oC. Ko se segreje, se temperatura spremeni na 50 oC. Tako se temperatura vode spremeni za 30 stopinj Celzija (30 °Co).
