Makala kuhusu Vipimajoto na mizani ya halijoto
1. Vipimajoto
Kifaa kilichoundwa kupima halijoto ni kipimajoto. Kuna aina nyingi za vipimajoto, lakini kanuni ya utendaji kazi ni ile ile. Kwa kawaida, tunatumia vitu vya kipimajoto, asili ya maada inayobadilika kulingana na halijoto. Ikiwa halijoto ya kitu inabadilika, umbo, na ukubwa wa kitu pia hubadilika. Vipimajoto vingi hutumia vitu vinavyoweza kupanuka au kupunguka wakati halijoto inabadilika. Vipimajoto ambavyo hutumiwa mara nyingi hujumuisha mirija ya kioo, ambapo kuna alkoholi au zebaki katikati ya mrija. Wakati halijoto inapoongezeka, alkoholi au zebaki kwenye chombo hupanuka ili urefu wa safu ya alkoholi au zebaki uongezeke. Kinyume chake, wakati halijoto inapopungua, urefu wa safu ya alkoholi au zebaki hupungua. Nje ya mrija wa kioo, kuna nambari ambazo ni kipimo cha kipimajoto. Nambari inayoonyeshwa na ncha ya juu ya safu ya alkoholi au zebaki husema thamani ya halijoto ya kitu kinachopimwa.
Aina zingine za vipimajoto vinavyotumika sana ni vipimajoto vinavyotumia karatasi za bimetali (metali mbili za aina tofauti na kasi tofauti za upanuzi). Halijoto inapoongezeka, chuma kimoja hupata upanuzi mkubwa kuliko chuma kingine. Kwa hivyo, vipande hivyo hupinda. Kawaida, kipande cha bimetali ni ond, ambapo ncha moja ya chipu hubaki, huku ncha nyingine ikiwa imeunganishwa na kiashiria cha kipimo. Halijoto inapobadilika, kiashiria kitazunguka. Vipimajoto vinavyotumia karatasi za bimetali kwa kawaida hutumika kama vipimajoto vya hewa, vipimajoto vya chumba, vipimajoto vya oveni n.k. Kipimajoto, ambacho ni sahihi zaidi au sahihi zaidi, mara nyingi hutumia sifa za umeme za kitu.
2. Urekebishaji wa Kipimajoto
Urekebishaji wa kipimajoto ni mchakato wa kuongeza kipimajoto. Hapa kuna hatua kadhaa za kurekebisha kipimajoto. Kwanza, andaa kipimajoto cha zebaki au kipimajoto cha pombe bila kipimo. Pili, andaa barafu. Tatu, andaa maji. Nne, andaa hita ya maji ambayo inaweza kutumika kupasha maji hadi yachemke. Tano, weka barafu na maji kwenye chombo (maji na barafu vina uzito sawa). Baada ya hapo, weka kipimajoto kwenye chombo chenye maji na barafu.
Mwanzoni, kipimajoto kikigusana na hewa kiasi kwamba kipimajoto kilikuwa na joto zaidi kuliko barafu. Baada ya kuwekwa kwenye chombo, urefu wa safu ya zebaki utapunguzwa kwa sababu mchanganyiko wa maji na barafu unapoa zaidi. Acha hadi urefu wa safu ya zebaki usibadilike (uso wa zebaki hausongi). Wakati urefu wa safu ya zebaki haubadiliki, mchanganyiko wa vipande vya barafu na maji uko katika usawa wa joto. Weka alama kwenye nafasi ya safu ya zebaki (weka alama kwenye ncha ya juu ya safu ya zebaki). Hii ni halijoto ya sehemu ya barafu au sehemu ya kugandisha ya maji. Sita, chemsha maji kwa kutumia hita ya umeme. Ingiza kipimajoto kwenye chombo chenye maji ya moto. Maji yanapozidi kuwa moto au halijoto ya maji inapoongezeka, urefu wa safu ya zebaki pia huongezeka (uso wa zebaki hupanda juu). Baada ya maji kuchemka, uso wa zebaki huacha kusonga. Weka alama kwenye mwisho wa safu ya zebaki. Hii ni halijoto ya sehemu ya kuchemsha ya sehemu ya maji au mvuke.
Ukitaka kutengeneza kipimo cha Selisiasi, umbali kati ya alama hizo mbili umegawanywa katika mistari 100, ambapo umbali kati ya kila mstari lazima uwe sawa. Ishara ya chini = 0 o C, huku ishara ya juu = 100 o C. Tazama mchoro upande. Halijoto ya sehemu ya barafu na halijoto ya sehemu ya mvuke hutegemea shinikizo la hewa. Kwa hivyo, kipimajoto kinachorekebishwa mahali penye shinikizo tofauti la hewa kitatoa matokeo tofauti. Vipimajoto vya zebaki vinavyotumika sana hurekebishwa kwa shinikizo moja la angahewa ili halijoto ya sehemu ya kugandisha ya maji iwe 0 o C na halijoto ya sehemu ya kuchemka iwe 100 o C. Vipimajoto vya kawaida kama vile vipimajoto vya zebaki au vipimajoto vya pombe kwa kawaida huwa vichache. Kipimajoto hakiwezi kutumika kupima halijoto ya chini sana (chini ya 0 o C) au halijoto ya juu sana (juu ya 100 o C).
3. Vipimo vya halijoto
Ili kipimajoto kitumike kupima halijoto, ni muhimu kuweka kipimo cha halijoto. Mizani miwili ya halijoto hutumiwa mara nyingi, ikijumuisha kipimo cha Selisiyusi na kipimo cha Fahrenheit. Jina lingine la kipimo cha Selisiyusi ni kipimo cha selisiyusi. Sentigredi = hatua mia moja. Kipimo cha halijoto ambacho ni muhimu katika uwanja wa sayansi ni kipimo kamili au kipimo cha Kelvin. Kuhusu kipimo cha Kelvin kitajadiliwa baadaye. Sehemu zisizobadilika za kipimo cha Selisiyusi na kipimo cha Fahrenheit hutumia kiwango cha kuganda na kiwango cha kuchemsha cha maji. Kiwango cha kuganda cha dutu ni halijoto ambayo fomu ngumu na kioevu ziko katika usawa wa joto. Kinyume chake, kiwango cha kuchemka cha dutu ni halijoto ambayo fomu ya kioevu na gesi ziko katika usawa wa joto. Kiwango cha kuganda na kiwango cha kuchemka hubadilika kila mara na shinikizo la hewa, kwa hivyo shinikizo la hewa linahitaji kuamuliwa kwanza. Kawaida, tunatumia shinikizo la kawaida, ambalo ni 1 atm (anga moja). Anga ni kitengo kimoja cha shinikizo la hewa.
Kipimo cha Selsiasi 3.1
Sehemu isiyobadilika juu ya kipimo cha Selisiasi hutumia kiwango cha kuchemsha cha maji safi, huku sehemu isiyobadilika chini ya kipimo cha Selisiasi ikitumia kiwango cha kuganda cha maji safi. Halijoto ya kuganda ya maji safi (pia inajulikana kama kiwango cha barafu) ni nyuzi joto sifuri Selisiasi (0). oC) na halijoto ya kiwango cha mchemko cha maji safi (pia inajulikana kama kiwango cha mvuke) ni nyuzi joto mia moja Selsiasi (100 oC). Kati ya sehemu za barafu na mvuke, kuna digrii 100. Katika vipimajoto vinavyotumia kipimo cha Selsiasi, kipimo cha halijoto kilicho chini ya kiwango cha barafu kwa kawaida huwekwa alama na nambari hasi.
Kipimo cha Farenhaiti 3.2
Fahrenheit inataka mizani ya halijoto iwe chanya. Kwa hivyo, alichagua 0 o F kwa halijoto ya mchanganyiko wa barafu na maji ya chumvi (halijoto baridi zaidi ambayo maji yanaweza kufikia). Alipopima halijoto ya sehemu za barafu na sehemu za mvuke, nambari zinazoonyeshwa kwenye mizani ya Fahrenheit ni sehemu. Hatimaye, alibadilisha mizani tena ili halijoto ya sehemu ya barafu na sehemu ya mvuke iwe nambari kamili.
Kwa kipimo cha Fahrenheit, halijoto ya kuganda kwa maji safi (kiwango cha barafu) ni nyuzi joto 32 Fahrenheit (32 oF) na halijoto ya kiwango cha mchemko cha maji safi (kiwango cha mvuke) ni nyuzi joto 212 Fahrenheit (212 oF). Kati ya sehemu za barafu na mvuke, kuna nyuzi joto 180. Maji safi ni maji ambayo hayajachanganywa na vitu vingine. H safi20. Tunaposema halijoto fulani, tunaiita Selsiasi (oC) au Fahrenheit (oF). Mfano: halijoto ya maji ya moto = 100 oC au 180 oF. Joto langu la mwili = 98 oF. Kinyume chake, tukisema mabadiliko ya halijoto au tofauti ya halijoto, basi tunaiita digrii ya Selsiasi (C)o) au digrii ya Fahrenheit (FoMfano: halijoto ya awali ya maji ni nyuzi joto 20 oC. Mara tu inapopashwa joto, halijoto hubadilika hadi nyuzi joto 50 oC. Hivyo, maji hupata mabadiliko ya halijoto ya nyuzi joto 30 Selsiasi (30 Selsiasi)o).
