Wat zijn thermometrische schalen?

de thermometrische schalen zijn die die worden gebruikt om de temperatuur aan te geven op basis van bepaalde referentiepunten. De temperatuur wordt gemeten met behulp van instrumenten op basis van een of andere eigenschap van de stof die varieert met de temperatuur. Deze instrumenten zijn gekalibreerd volgens de algemeen aanvaarde temperatuurschaal.

Bij het ontwerpen van een bepaalde temperatuurschaal ontstaan ​​echter moeilijkheden doordat de eigenschappen van elke stof op een andere manier in hetzelfde temperatuurbereik veranderen..

Het ontwerp van veel thermometers is bijvoorbeeld gebaseerd op het fenomeen van vloeistofuitzetting met een toename van de temperatuur. Die van dit type omvatten vloeibare thermometers (kwik of alcohol), waarbij de lengte van de vloeistofkolom stijgt met een temperatuurstijging.

De thermische uitzettingscoëfficiënt van dezelfde vloeistof varieert bij verschillende temperaturen, waardoor het moeilijk is om een ​​temperatuurschaal vast te stellen.

Inflectiepunt van de thermometrische schalen: Celsius

In 1742 stelde de Zweedse astronoom Anders Celsius voor om de temperatuur van 0 ° C toe te wijzen aan het smeltpunt van ijs en 100 ° C aan het kookpunt van water, en zo de afstand tussen de twee punten te verdelen in honderd gelijke intervallen.

Als de kwikkolom, die de afstand tussen het smeltpunt van het ijs en het kookpunt van water vult, wordt verdeeld in 100 gelijke intervallen en rekening houdend met de afhankelijkheid van de uitzettingscoëfficiënt van het kwik op de temperatuur, komt het voor dat dezelfde toename in de lengte van de kwikkolom overeenkomt met verschillende temperatuurstijgingen.

Samengevat, de waarde van een verdeling van een uniforme temperatuurschaal op basis van verschillende thermometrische vloeistoffen zal anders zijn.

Als bijvoorbeeld een thermometer met water wordt gevuld, wanneer die thermometer wordt verwarmd vanaf het smeltpunt van het ijs, wordt een vreemd fenomeen waargenomen: in plaats van stijgen met een temperatuurstijging daalt de waterkolom onder niveau 0 , overeenkomend met het smeltpunt van ijs.

De reden is dat bij atmosferische druk de waterdichtheid hoger is dan een temperatuur van 3,98 ° C. Daarom neemt het watervolume dat de thermometer vult af bij verhitting van 0 tot 3,98 ° C.

In het verleden werden temperatuurschalen op basis van verschillende thermometrische stoffen vastgesteld, maar later werd ontdekt dat gas een van de meest geschikte thermometrische stoffen was.

Geschiedenis van de thermometer

Het idee om de temperatuur te meten is vrij nieuw. Rond 1593 werkten verschillende uitvinders rond thermometers, maar de bekendste was Galileo Galilei, de Italiaanse uitvinder die ook de telescoop verbeterde.

Een thermometer kan temperatuurverschillen vertonen, waardoor waarnemers kunnen zien of iets warmer of kouder wordt. De thermometer kon echter geen exacte temperatuur in graden geven.

In 1612 voegde de Italiaanse uitvinder Santorio Santorio een numerieke schaal toe in zijn thermoscoop, waarmee hij de menselijke temperatuur gebruikte.

Ferdinand II, de groothertog van Toscane, bedacht in 1654 de eerste gesloten thermometer, waarbij alcohol als een vloeistof werd gebruikt. Maar het ontbrak nog steeds een gestandaardiseerde schaal, en het was niet erg accuraat.

Tegelijkertijd ontmoette de Duitse natuurkundige Daniel Gabriel Fahrenheit Olaus Roemer, een Deense astronoom, die een op alcohol gebaseerde thermometer met wijn ontwikkelde. Hij scoorde twee punten op zijn thermometer: 60 om de temperatuur van het kokende water te markeren en 7,5 als het punt waar het ijs smolt.

In 1714 verfijnt Fahrenheit de uitvinding van Roemer en ontwikkelt hij de eerste moderne thermometer: de kwikthermometer met meer verfijnde metingen. Kwik zet uit of trekt samen als de temperatuur stijgt of daalt.

Fahrenheit had in 1709 een alcoholthermometer uitgevonden, voordat hij zijn tegenhanger van kwik kende, die preciezer bleek te zijn.

Verschillende thermometrische schalen

Door de eeuwen heen zijn ontelbare thermometrische schalen ontworpen voor het kwantitatief meten van temperaturen. Veel van deze schalen zijn lang geleden verlaten. De meest voorkomende worden hieronder beschreven.

Celsius thermometer schaal (Celsius)

Genoemd naar de Zweedse wetenschapper Anders Celsius (1701-1744), is deze schaal een internationale standaard geworden. De schaal is "centaal", wat betekent dat hij is verdeeld in 100 gelijke delen, die elk "graden Celsius" of "graden Celsius" worden genoemd, en waarvan het symbool ºC is. De waarde 0 wordt gewoonlijk toegewezen aan de smelttemperatuur van ijs en de waarde 100 aan de temperatuur van kokend water.

Fahrenheit thermometer schaal

Deze schaal dankt zijn naam aan de wetenschapper Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736). Het wordt nu voornamelijk in de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk gebruikt (hoewel niet officieel). De schaal is verdeeld in 180 gelijke delen, elk Fahrenheit genaamd, waarvan het symbool ºF is. De waarde 32 wordt toegewezen aan de temperatuur van het ijs en de waarde 212 aan de temperatuur van het kokende water, beide aan de atmosferische druk van zeeniveau.

Réaumur-thermometer

Deze schaal is uitgevonden door de Franse wetenschapper René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757). Het is verdeeld in 80 gelijke delen, elk genaamd Réaumur-klasse, waarvan het symbool ºR is. De waarde 0 wordt toegekend aan de smelttemperatuur van het ijs en de waarde 80 aan de temperatuur van het kokende water, beide aan de atmosferische druk van het waterniveau. zee.

Absolute thermometrische schaal (Kelvin)

Ontwikkeld door de Britse wetenschapper Lord Kelvin (1824-1907), een pionier in de thermodynamica, gebruikt deze schaal Kelvin-graden. De nul graden Kelvin, ook bekend als "absolute nul", vertegenwoordigt de laagst mogelijke temperatuur volgens de thermodynamische theorie. Het is gelijk aan -273,16 graden Celsius.

Eenheden op de Kelvin-schaal hebben dezelfde grootte als die op de schaal van Celsius, behalve dat de Kelvin-schaal de laagste temperatuur instelt op 0.

referenties

1. Kim Ann Zimmermann. Temperatuur: feiten, geschiedenis en definitie. (September 2013). livescience.com.
2. Temperatuurmeting: Inleiding tot temperatuurmeting (s.f.) omega.com.
3. Absolute temperatuurschaal (augustus 2008). Encyclopædia Britannica. britannica.com.
4. Temperatuur en de meting. (N.D.). nextgurukul.in.