Tabla de Contenidos
A meleget és a hideget a hőmérsékletnek nevezett numerikus skála méri. A hőmérsékleti skálák segítségével kommunikálunk az időjárásról, mérjük a biztonságot és a kényelmet, és magyarázzuk el a fizikai világot. A relatív mérések elkészítéséhez a tudósok által választott alapvonalak segítségével a hőmérsékleti skálák mérik a hő intenzitását vagy az anyagban vagy anyagban (például levegőben, egy edényben vízben vagy a nap felszínén) lévő hőenergia mennyiségét. Három általánosan használt mérési rendszer létezik: Fahrenheit, Celsius és Kelvin.
Mi a hőmérséklet?
A hőmérséklet olyan energia, amelyet hőmérőnek nevezett műszerrel mérnek, amely a görög termosz (forró) és metron (mérés) szavakból származik, az online etimológiai szótár szerint. A hőmérséklet másik meghatározása az, hogy egy anyag molekuláinak átlagos kinetikus energiáját (a mozgó tömeg energiáját) méri a Georgia State University szerint.
A Nature Public Health Emergency Collection folyóiratban megjelent 2019-es jelentés szerint az ókori görög orvos, Hippokratész azt tanította, hogy az emberi kéz segítségével már Kr.e. 400-ban meg lehet ítélni a láz jelenlétét az emberben. Az emberi testhőmérséklet mérésére szolgáló pontos műszereket azonban csak a 16. és 17. században fejlesztették ki.
Kelvin: abszolút skála a tudósok számára
1848-ban William Thomson brit matematikus és tudós (más néven Lord Kelvin) abszolút hőmérsékleti skálát javasolt, amely független egy olyan anyag tulajdonságaitól, mint a jég vagy az emberi test. Azt javasolta, hogy az univerzum lehetséges hőmérsékleti tartománya messze meghaladja a Celsius és Fahrenheit által javasoltakat. Az abszolút minimum hőmérséklet fogalma nem volt új a NIST szerint, de Kelvin pontos számot adott: 0 kelvin -273,15 C-nak felel meg.
A termodinamikai hőmérséklet abszolút, nem a fix pontokhoz viszonyítva. Ez leírja a kinetikus energia mennyiségét, amelyet a részecskék tartalmaznak, amelyek egy anyagfoltot alkotnak, és szubmikroszkópos szinten inognak és libbennek, magyarázta Thomson. A hőmérséklet csökkenésével a részecskék lelassulnak, amíg egy ponton minden mozgás meg nem szűnik. Az abszolút nulláról van szó, amely a Kelvin-skála referenciaértéke.
abszolút nulla
Az abszolút nulla -273,15 C-on vagy -459,67 F-on fordul elő. Egészen a közelmúltig a tudósok úgy gondolták, hogy az emberek nem tudják újrateremteni ezt a hőmérsékletet, mivel ahhoz, hogy lehűljön, energiát kell hozzáadni a rendszerhez a hűtéshez, ami azt jelentené, hogy a rendszer melegebb lenne az abszolút nullánál. De 2013-ban a német fizikusoknak sikerült paradox hőmérsékletre hozniuk a részecskéket az abszolút nulla alá.
Kelvin szerint az abszolút nulla volt a hőmérsékleti skála kiindulópontja, de a kényelem kedvéért a széles körben ismert Celsius-skála jelzőit és intervallumait használta saját alapjául. Így a Kelvin-skála szerint a víz 273,15 K (0°C) hőmérsékleten fagy meg és 373,15 K-en, azaz 100°C-on forr. A kelvint mértékegységnek jelölik, nem pedig foknak, és a Celsius-skála egyetlen fokának felel meg. A Kelvin-skálát főleg a tudósok használják.
A Metrologia magazinban megjelent cikk szerint 2018-ban a kelvint újradefiniálták, hogy pontosabb legyen, és definíciója most a Boltzmann-állandóhoz kapcsolódik. Ez az állandó a hőmérsékletet az anyag kinetikus energiájához köti. Az új meghatározás az Általános Súly- és Mértékkonferencia szerint a következő: „A kelvin, a K szimbólum, a termodinamikai hőmérséklet SI mértékegysége; nagyságát úgy rögzítjük, hogy a Boltzmann-állandó számértékét pontosan 1,380649 × 10 -23 J K-1 [joule per kelvin] értékre állítjuk.
Források
- Britannica Encyclopedia. (nd). Boltzmann állandó . Fizika.
- Metrológia. (2019). Az SI felülvizsgálata – a metrológia három évtizedes fejlődésének eredménye.
- Nemzetközi Súly- és Mértékiroda. (2006). A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) füzet. Nemzetközi Súly- és Mértékbizottság.
- IGEN Brosúra. (2019). Mise en pratique a kelvin meghatározásához az SI-ben. Hőmérési Konzultatív Bizottság
