Φυσική Α Γυμνασίου: Θερμοκρασία

Μετρήσεις Θερμοκρασίας- Η βαθμονόμηση

Θερμοκρασία: Η δύσκολη

Μια μικρή και σχετικά πρόσφατη ιστορία

Υπήρχε δυσκολία στην εύρεση τρόπου μέτρησης της θερμοκρασίας. Αυτό που διαπίστωναν οι άνθρωποι ήταν εάν ένα σώμα ήταν πιο ζεστό ή πιο κρύο από αυτούς.

Αρκετοί επινόησαν, σχεδόν ταυτόχρονα το θερμοσκόπιο. Πολλοί αποδίδουν το θερμόμετρο στον Γαλιλαίο, άλλοι στον Βάκωνα και άλλοι στον Ολλανδό φυσικό Drebbel που φέρεται να κατασκεύασε τέτοιο όργανο το 1621. 

Θερμόμετρο του Γαλιλαίου

Επίσης ο Ιταλός Σαντόριο Σαντόριο ήταν ο πρώτος που σκέφθηκε να προσαρμόσει μια αριθμητική κλίμακα στο θερμοσκόπιο, η οποία είχε σαν πρακτική αξία μόνο την επισήμανση θερμοκρασιακής διαφοράς, μια και εκείνη την εποχή δεν υπήρχε μονάδα και κλίμακα μέτρησης.

Δεν είχε γίνει ακόμα η κοινή βαθμονόμηση ενός θερμοσκοπίου.

Το 1709 ο Γερμανός Γκάμπριελ Φαρενάιτ (Fahrenheit) επινόησε ένα θερμοσκόπιο με οινόπνευμα, το οποίο αντικατέστησε αργότερα με υδράργυρο (1714). Αυτό ήταν το πρώτο όργανο που έφερε το όνομα «θερμόμετρο» και δε διέφερε σημαντικά από το σύγχρονο υδραργυρικό θερμόμετρο. Για να αποκτήσει το όργανο που είχε εφεύρει και πρακτική σημασία, ο Φαρενάιτ επινόησε την κλίμακα μέτρησης που φέρει το όνομά του, τη θερμοκρασιακή κλίμακα Φαρενάιτ (1724). Όπως συμβαίνει σε όλες τις κλίμακες μέτρησης, ο Φαρενάιτ αυθαίρετα απέδωσε την τιμή 32 στο σημείο που το νερό μετατρέπεται σε πάγο και την τιμή 212 στο σημείο που το νερό μετατρέπεται σε ατμό. Και για τις δύο τιμές προϋπέθεσε ότι τα φαινόμενα συμβαίνουν σε ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια της θάλασσας.

Το 1742 ο Σουηδός αστρονόμος Άντερς Κέλσιος (Anders Celsius) επινόησε μια εκατοντάβαθμη κλίμακα: Επίσης αυθαίρετα, απέδωσε στο σημείο πήξης του νερού την τιμή 0 και στο σημείο βρασμού την τιμή 100. Γι' αυτό και η κλίμακά του ονομάστηκε «εκατοντάβαθμη» και πήρε το όνομά του μόλις το 1948 σε μια διεθνή σύνοδο του Διεθνούς Γραφείου Μέτρων και Σταθμών.

Το 1867 ο Βρετανός ιατρός Σερ Τόμας Άλμπατ (Sir Thomas Allbutt) επινόησε ένα θερμόμετρο, στο οποίο μια στένωση στο σωλήνα εμπόδιζε την κάθοδο της υδραργυρικής στήλης στο δοχείο υποδοχής, όταν η θερμοκρασία κατέβαινε. Αυτό ήταν το πρώτο ιατρικό θερμόμετρο.

Το 1848 ο Λόρδος Κέλβιν (William Thomson Kelvin) πρότεινε την κλίμακα της απόλυτης θερμοκρασίας.

Μικρές ερωτήσεις- Μικρές απαντήσεις

Τι είναι η θερμοκρασία;Τι είναι τα θερμόμετρα;

Θερμοκρασία είναι το φυσικό μέγεθος που μας δείχνει πόσο ζεστό ή πόσο κρύο είναι ένα σώμα. Η τιμή του υπολογίζεται με τα θερμόμετρα.

Δηλαδή τα θερμόμετρα είναι τα όργανα μέτρησης της θερμοκρασίας. Τα πρώτα θερμόμετρα οικιακής ή ιατρικής χρήσης περιείχαν υδράργυρο ή οινόπνευμα

Σε ποια ιδιότητα στηρίζεται η κατασκευή του θερμομέτρου;

Τα υλικά όταν θερμαίνονται διαστέλλονται (αυξάνει ο όγκος τους), ενώ όταν ψύχονται συστέλλονται (μειώνεται ο όγκος τους) (Σε σταθερή πίεση)

Πώς βαθμονομείται ένα θερμόμετρο;

Η βαθμονόμηση βασίζεται στις φυσικές σταθερές των καθαρών υλικών. Συγκεκριμένα στις σταθερές τιμές στις οποίες το αποσταγμένο νερό βράζει  (Σημείο βρασμού), και το αποσταγμένο παγωμένο νερό λειώνει. (Σημείο τήξης).

Όση ώρα ο πάγος λειώνει το ύψος στον σωλήνα του θερμομέτρου μένει σταθερό, δηλαδή παραμένει σταθερή η θερμοκρασία. Αυτό το σημείο το ονομάζουμε 0.
Το ίδιο συμβαίνει όση ώρα διαρκεί ο βρασμός του καθαρού νερού. Το σημείο αυτό το ονομάζουμε 100.

Το ύψος στο σωλήνα του θερμομέτρου επομένως παραμένει σταθερό στις δύο περιπτώσεις. Την απόσταση μεταξύ των δύο σημειουμένων υψών στο σωλήνα το χωρίζουμε σε 100 ισαπέχοντα σημεία. Η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών σημείων είναι ο 1(ένας ) βαθμός.
Αυτή η διαδικασία ακολουθήθηκε και από τον Celsius

Είδη θερμομέτρων:

Θερμόμετρο οινοπνεύματος. Δεν είναι κατάλληλα για πολύ υψηλές ή πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, το ίδιο και το υδραργυρικό θερμόμετρο

                                               

Θερμόμετρο υπερύθρων (μέτρηση θερμοκρασίας από απόσταση)

Μεταλλικό θερμόμετρο , χρήσιμο για μέτρηση θερμοκρασίας φούρνου ηλεκτρικής κουζίνας.

                                                                                   

Ψηφιακό θερμόμετρο