เครื่องชั่งความร้อนคืออะไร?

เครื่องวัดอุณหภูมิ เป็นสิ่งที่ใช้เพื่อระบุอุณหภูมิตามจุดอ้างอิงบางอย่าง วัดอุณหภูมิด้วยความช่วยเหลือของเครื่องมือตามคุณสมบัติหนึ่งหรืออย่างอื่นของสารที่แตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ เครื่องมือเหล่านี้จะสอบเทียบตามระดับอุณหภูมิที่ยอมรับโดยทั่วไป.

อย่างไรก็ตามเมื่อออกแบบสเกลอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงความยากจะเกิดขึ้นเนื่องจากความจริงที่ว่าคุณสมบัติของสารแต่ละชนิดมีการเปลี่ยนแปลงในช่วงอุณหภูมิเดียวกันในวิธีที่ต่างกัน.

ยกตัวอย่างเช่นการออกแบบของเครื่องวัดอุณหภูมิหลายตัวอย่างขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการขยายตัวของของเหลวที่มีการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ สิ่งเหล่านี้รวมถึงเครื่องวัดอุณหภูมิของเหลว (ปรอทหรือแอลกอฮอล์) ซึ่งความยาวของคอลัมน์ของเหลวเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ.

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของของเหลวชนิดเดียวกันนั้นแปรผันตามอุณหภูมิที่แตกต่างกันซึ่งทำให้ยากต่อการกำหนดระดับอุณหภูมิ.

จุดเบี่ยงเบนของเครื่องชั่งความร้อน: เซลเซียส

ในปี ค.ศ. 1742 นักดาราศาสตร์ชาวสวีเดน Anders Celsius แนะนำให้กำหนดอุณหภูมิ 0 ° C ให้กับจุดหลอมเหลวของน้ำแข็งและ 100 ° C ถึงจุดเดือดของน้ำและแบ่งระยะห่างระหว่างสองจุดออกเป็นหนึ่งร้อยเท่า ๆ กัน.

อย่างไรก็ตามหากคอลัมน์ของปรอทซึ่งเติมระยะห่างระหว่างจุดหลอมเหลวของน้ำแข็งและจุดเดือดของน้ำจะถูกแบ่งออกเป็น 100 ช่วงเวลาที่เท่ากันและคำนึงถึงการพึ่งพาของสัมประสิทธิ์การขยายตัวของปรอทบน อุณหภูมิมันเกิดขึ้นที่การเพิ่มขึ้นของความยาวเดียวกันของคอลัมน์ปรอทจะสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่แตกต่างกัน.

โดยสรุปแล้วค่าของการแบ่งส่วนของระดับอุณหภูมิสม่ำเสมอบนพื้นฐานของของเหลวความร้อนที่แตกต่างกันจะแตกต่างกัน.

ยกตัวอย่างเช่นถ้าเทอร์โมมิเตอร์เต็มไปด้วยน้ำเมื่อเทอร์โมมิเตอร์นั้นถูกทำให้ร้อนจากจุดหลอมเหลวของน้ำแข็งจะพบปรากฏการณ์แปลก ๆ : แทนที่จะขึ้นกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอุณหภูมิของน้ำจะลดลงต่ำกว่าระดับ 0 ตรงกับจุดหลอมเหลวของน้ำแข็ง.

เหตุผลก็คือที่ความดันบรรยากาศความหนาแน่นของน้ำสูงกว่าอุณหภูมิ 3.98 องศาเซลเซียส ดังนั้นเมื่อถูกความร้อนจาก 0 ถึง 3.98 ° C ปริมาตรน้ำที่บรรจุในเทอร์โมมิเตอร์จะลดลง.

ในอดีตเครื่องชั่งอุณหภูมิที่ใช้สารเทอร์โมเมตริกต่าง ๆ ได้ถูกสร้างขึ้น แต่ต่อมาถูกค้นพบว่าแก๊สเป็นหนึ่งในสารเทอร์โมมิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุด.

ประวัติของเทอร์โมมิเตอร์

แนวคิดของการวัดอุณหภูมิค่อนข้างใหม่ มีนักประดิษฐ์หลายคนที่ทำงานเกี่ยวกับเทอร์โมมิเตอร์ประมาณปี 1593 แต่ที่รู้จักกันดีคือกาลิเลโอกาลิลีนักประดิษฐ์ชาวอิตาลีที่ปรับปรุงกล้องด้วย.

เครื่องวัดอุณหภูมิสามารถแสดงความแตกต่างของอุณหภูมิช่วยให้ผู้สังเกตการณ์ทราบว่ามีบางสิ่งที่ร้อนจัดหรือเย็นกว่า อย่างไรก็ตามเทอร์โมมิเตอร์ไม่สามารถให้อุณหภูมิที่แน่นอนในหน่วยองศา.

ในปี ค.ศ. 1612 นักประดิษฐ์ชาวอิตาเลียน Santorio Santorio ได้เพิ่มระดับตัวเลขในตัวตรวจวัดอุณหภูมิซึ่งเขาเคยใช้วัดอุณหภูมิของมนุษย์.

Ferdinand II, Grand Duke of Tuscany คิดค้นในปี 1654 เป็นเทอร์โมมิเตอร์แบบปิดเครื่องแรกโดยใช้แอลกอฮอล์เป็นของเหลว แต่มันยังขาดมาตรฐานที่ได้มาตรฐานและมันก็ไม่แม่นยำมาก.

ในเวลาเดียวกัน Daniel Gabriel Fahrenheit นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันได้พบกับ Olaus Roemer นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์กผู้พัฒนาเทอร์โมมิเตอร์ที่มีส่วนผสมของแอลกอฮอล์และไวน์ เขาทำคะแนนสองจุดบนเทอร์โมมิเตอร์ของเขา: 60 เพื่อทำเครื่องหมายอุณหภูมิของน้ำเดือดและ 7.5 เป็นจุดที่น้ำแข็งละลาย.

ในปีพ. ศ. 2257 ฟาเรนไฮต์ได้ประดิษฐ์สิ่งประดิษฐ์ของเม่เมอร์และพัฒนาเทอร์โมมิเตอร์ตัวแรกที่ทันสมัย: เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทด้วยการวัดที่ละเอียดยิ่งขึ้น ปรอทจะขยายหรือหดตัวเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นหรือลดลง.

ฟาเรนไฮต์ได้คิดค้นเทอร์โมมิเตอร์แอลกอฮอล์ในปี 1709 ก่อนที่จะรู้ว่ามีสารปรอทคู่ของเขาซึ่งกลายเป็นว่าแม่นยำยิ่งขึ้น.

เครื่องชั่งความร้อนที่แตกต่างกัน

ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมาเครื่องชั่งความร้อนนับไม่ถ้วนได้รับการคิดค้นขึ้นสำหรับการวัดเชิงปริมาณของอุณหภูมิ เกล็ดเหล่านี้จำนวนมากถูกทอดทิ้งมานานแล้ว ที่แพร่หลายที่สุดมีการอธิบายไว้ด้านล่าง.

เครื่องวัดอุณหภูมิเซลเซียส (องศาเซลเซียส)

นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดนเรียกว่า Anders Celsius (1701-1744) มาตราส่วนนี้ได้กลายเป็นมาตรฐานสากล มาตราส่วนคือ "centesimal" ซึ่งหมายความว่ามันถูกแบ่งออกเป็น 100 ส่วนเท่า ๆ กันซึ่งแต่ละอันเรียกว่า "องศาเซลเซียส" หรือ "องศาเซลเซียส" และมีสัญลักษณ์เป็นºC ค่า 0 ถูกกำหนดตามอัตภาพกับอุณหภูมิหลอมละลายของน้ำแข็งและค่า 100 เป็นอุณหภูมิของน้ำเดือด.

เครื่องวัดอุณหภูมิฟาเรนไฮต์

มาตราส่วนนี้เป็นชื่อของนักวิทยาศาสตร์ Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) ตอนนี้มันถูกใช้เป็นหลักในสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักร (แม้ว่าจะไม่เป็นทางการ) มาตราส่วนแบ่งออกเป็น 180 ส่วนเท่า ๆ กันแต่ละชื่อฟาเรนไฮต์ซึ่งมีสัญลักษณ์คือ symbolF ค่า 32 ถูกกำหนดให้กับอุณหภูมิของน้ำแข็งและค่า 212 ถึงอุณหภูมิของน้ำเดือดทั้งต่อแรงดันบรรยากาศของระดับน้ำทะเล.

เทอร์โมมิเตอร์Réaumur

มาตราส่วนนี้ถูกคิดค้นโดยRené-Antoine Ferchault de Réaumurนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส (1683-1757) มันถูกแบ่งออกเป็น 80 ส่วนเท่า ๆ กันแต่ละชิ้นเรียกว่าเกรดRéaumurซึ่งมีสัญลักษณ์คือº R ค่า 0 ถูกกำหนดให้กับอุณหภูมิหลอมละลายของน้ำแข็งและค่า 80 กับอุณหภูมิของน้ำเดือดทั้งที่ระดับความดันบรรยากาศของระดับน้ำ ทะเล.

มาตรวัดอุณหภูมิแบบสัมบูรณ์ (เคลวิน)

พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษลอร์ดเคลวิน (1824-1907) ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกด้านอุณหพลศาสตร์มาตราส่วนนี้ใช้องศาเคลวิน ศูนย์องศาเคลวินหรือที่เรียกว่า "ศูนย์สัมบูรณ์" หมายถึงอุณหภูมิต่ำสุดที่เป็นไปได้ตามทฤษฎีอุณหพลศาสตร์ มันมีค่าเท่ากับ -273.16 องศาเซนติเกรด.

หน่วยในสเกลเคลวินนั้นมีขนาดเท่ากันกับสเกลของเซลเซียสยกเว้นสเกลของเคลวินจะตั้งอุณหภูมิต่ำสุดที่ 0.

การอ้างอิง

1. Kim Ann Zimmermann อุณหภูมิ: ข้อเท็จจริงประวัติศาสตร์และคำจำกัดความ (กันยายน 2013) livescience.com.
2. การวัดอุณหภูมิ: การวัดอุณหภูมิเบื้องต้น (s.f. ) omega.com.
3. ระดับอุณหภูมิที่แน่นอน (สิงหาคม 2551) สารานุกรมบริแทนนิกา britannica.com.
4. อุณหภูมิและการวัด ( N.d. ) nextgurukul.in.