Tabla de Contenidos
Kuuma ja kylmä mitataan numeerisella asteikolla, jota kutsutaan lämpötilaksi. Lämpötila-asteikkojen avulla viestimme säästä, mittaamme turvallisuutta ja mukavuutta sekä selitämme fyysistä maailmaa. Lämpötila-asteikot mittaavat materiaalin tai aineen (kuten ilma, vesiastia tai auringon pinta) lämmön voimakkuutta tai lämpöenergian määrää käyttämällä tutkijoiden valitsemia perusviivoja suhteellisten mittausten luomiseen. Yleisesti käytettyjä mittausjärjestelmiä on kolme: Fahrenheit, Celsius ja Kelvin.
Mikä on lämpötila?
Lämpötila on energiaa, jota mitataan lämpömittarilla, joka tulee kreikan sanoista termos (kuuma) ja metron (mitta) verkkoetymologisen sanakirjan mukaan. Toinen lämpötilan määritelmä on, että se mittaa aineen molekyylien keskimääräistä kineettistä energiaa (liikkuvan massan energiaa) Georgia State Universityn mukaan.
Muinainen kreikkalainen lääkäri Hippokrates opetti ilmeisesti, että ihmisen kättä voitiin käyttää arvioimaan kuumeen esiintymistä ihmisessä jo vuonna 400 eKr., Nature Public Health Emergency Collection -lehdessä julkaistun 2019 raportin mukaan. Tarkkoja laitteita ihmiskehon lämpötilan mittaamiseen kehitettiin kuitenkin vasta 1500- ja 1600-luvuilla.
Kelvin: absoluuttinen asteikko tutkijoille
Vuonna 1848 brittiläinen matemaatikko ja tiedemies William Thomson (tunnetaan myös nimellä Lord Kelvin) ehdotti absoluuttista lämpötila-asteikkoa, joka oli riippumaton aineen, kuten jään tai ihmiskehon ominaisuuksista. Hän ehdotti, että universumin mahdollisten lämpötilojen vaihteluväli ylitti huomattavasti Celsius- ja Fahrenheit-asemien ehdottamat. NIST:n mukaan absoluuttisen minimilämpötilan käsite ei ollut uusi, mutta Kelvin antoi sinulle tarkan luvun: 0 kelviniä vastaa -273,15 C.
Termodynaaminen lämpötila on absoluuttinen, ei suhteessa kiinteisiin pisteisiin. Tämä kuvaa kineettisen energian määrää, joka sisältyy hiukkasiin, jotka muodostavat submikroskooppisilla tasoilla heiluvan ja lepattavan aineen möykyn, Thomson selitti. Kun lämpötila laskee, hiukkaset hidastuvat, kunnes jossain vaiheessa kaikki liike lakkaa. Se on noin absoluuttinen nolla, joka on Kelvin-asteikon viite.
absoluuttinen nolla
Absoluuttinen nollapiste esiintyy -273,15 C:ssa tai -459,67 F:ssa. Viime aikoihin asti tiedemiehet ajattelivat, että ihmiset eivät pysty luomaan tätä lämpötilaa uudelleen, koska kylmän saamiseksi järjestelmään olisi lisättävä energiaa sen jäähdyttämiseksi, mikä tarkoittaisi, että järjestelmä olisi kuumempi kuin absoluuttinen nolla. Mutta vuonna 2013 saksalaiset fyysikot onnistuivat saattamaan hiukkaset paradoksaalisiin lämpötiloihin absoluuttisen nollan alapuolelle.
Kelvinin mielestä absoluuttinen nolla oli lämpötila-asteikon lähtökohta, mutta mukavuussyistä hän käytti omansa perustana laajalti tunnetun Celsius-asteikon merkkejä ja intervalleja. Siten Kelvinin asteikolla vesi jäätyy 273,15 K (0 °C) lämpötilassa ja kiehuu 373,15 K, eli 100 °C:ssa. Kelviniä kutsutaan yksiköksi asteen sijaan, ja se on yhtä astetta Celsius-asteikolla. Kelvin-asteikkoa käyttävät pääasiassa tutkijat.
Vuonna 2018 kelvin määriteltiin uudelleen sen tarkentamiseksi Metrologia-lehden artikkelin mukaan, ja sen määritelmä on nyt yhdistetty Boltzmannin vakioon. Tämä vakio liittyy lämpötilaan aineen kineettiseen energiaan. Uusi määritelmä yleisen paino- ja mittakonferenssin mukaan on seuraava: ”Kelvin, symboli K, on termodynaamisen lämpötilan SI-yksikkö; sen suuruus vahvistetaan asettamalla Boltzmannin vakion numeerinen arvo täsmälleen 1,380649 × 10 -23 J K-1 [joulea kelviniä kohti]’.
Lähteet
- Britannica Encyclopedia. (nd). Boltzmannin vakio . Fysiikka.
- Metrologia. (2019). SI:n tarkistus – kolmen vuosikymmenen metrologian edistyksen tulos.
- Kansainvälinen paino- ja mittatoimisto. (2006). Kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) kirjanen. Kansainvälinen paino- ja mittakomitea.
- KYLLÄ Esite. (2019). Mise en pratique kelvinin määritelmälle SI:ssä. Lämpömittarin neuvoa-antava komitea
