Bir Termometre Hava Sıcaklığını Nasıl Ölçer?

Dışarısı ne kadar sıcak? Bu gece ne kadar soğuk olacak? Bir termometre - havayı ölçmek için kullanılan bir alet sıcaklık- bize bunu kolayca söyler, ama nasıl anlattığı tamamen başka bir sorudur.

Bir termometrenin nasıl çalıştığını anlamak için, bir şeyi fizikten aklımızda tutmamız gerekir: bir sıvının genişlediği sıcaklığı ısındığında hacim (kapladığı alan miktarı) ve sıcaklığı soğur.

Bir termometre maruz kaldığında atmosfer, çevredeki havanın sıcaklığı nüfuz edecek ve sonunda termometrenin sıcaklığını kendi ile dengeleyecektir; süslü bilimsel adı "termodinamik denge" dir. Termometrenin ve içindeki sıvının bu dengeye ulaşmak için ısınması gerekiyorsa, sıvı (ısıtıldığında daha fazla yer kaplar) yükselir çünkü dar bir tüpün içinde hapsolur ve gidecek hiçbir yeri yoktur ama yukarı. Benzer şekilde, termometrenin sıvısının havanın sıcaklığına ulaşmak için soğuması gerekiyorsa, sıvı hacimce büzülecek ve tüpü aşağı indirecektir. Termometrenin sıcaklığı çevredeki havanın sıcaklığını dengelediğinde, sıvısı hareket etmeyi durduracaktır.

Bir termometrenin içindeki sıvının fiziksel yükselişi ve düşüşü, onu çalıştıran şeyin sadece bir parçasıdır. Evet, bu eylem size bir sıcaklık değişikliğinin meydana geldiğini söyler, ancak bunu ölçmek için sayısal bir ölçek olmadan, sıcaklık değişikliğinin ne olduğunu ölçemezsiniz. Bu şekilde, bir termometrenin camına bağlı sıcaklıklar önemli (pasif de olsa) bir rol oynar.

Termometreyi kimin icat ettiği sorusu söz konusu olduğunda, isimlerin listesi sonsuzdur. Çünkü termometre, 16-18. Yüzyıllar arasında bir fikir derlemesinden, 1500'lerin sonlarından başlayarak Galileo Galilei yüksek yüzer ağırlık ağırlıklı cam şamandıralar ile su dolu bir cam tüp kullanarak bir cihaz geliştirdi borunun veya lavabonun içindeki havanın sıcaklığına veya soğukluğuna bağlı olarak (bir çeşit lav gibi) Lamba). Buluşu dünyanın ilk "termoskopu" dur.

1600'lü yılların başlarında, Venedikli bilim adamı ve arkadaşı GalileoSantorio, Galileo termoskopuna sıcaklık değişiminin değerinin yorumlanabilmesi için bir ölçek ekledi. Bunu yaparak, dünyanın ilk ilkel termometresini icat etti. Termometre, Ferdinando I de 'Medici tarafından 1600'lü yılların ortalarında bir ampul ve gövdeye (ve alkolle dolu) sahip kapalı bir tüp olarak yeniden tasarlayana kadar bugün kullandığımız şekli almadı. Sonunda, 1720'lerde, fahrenhayt bu tasarımı aldı ve cıva (alkol veya su yerine) kullanmaya başladığında ve "sıcaklık ölçeğini" kendi sıcaklık ölçeğine sabitledi. Daha düşük bir donma noktasına sahip olan ve genleşmesi ve daralması sudan daha görünür olan cıva kullanarak veya alkol), Fahrenheit'in termometresi donma noktasının altındaki sıcaklıkların gözlemlenmesine ve daha hassas ölçümlerin yapılmasına izin verdi gözlemledi. Ve böylece, Fahrenheit'in modeli en iyisi olarak kabul edildi.

Fahrenheit'in cam termometresi dahil, hava sıcaklıklarını almak için kullanılan 4 ana termometre türü vardır:

Sıvı-in-cam. Olarak da adlandırılır ampul termometreler, bu temel termometreler ülke çapında Stevenson Screen hava istasyonlarında kullanılmaktadır. Ulusal Hava Servisi Günlük maksimum ve minimum sıcaklık gözlemlerini alırken Kooperatif Hava Durumu Gözlemcileri. Bir ucunda sıcaklığı ölçmek için kullanılan sıvıyı barındıran yuvarlak bir hazneye ("ampul") sahip bir cam tüpten ("gövde") yapılmıştır. Sıcaklık değiştikçe, sıvı hacmi ya genişler ve gövdeye tırmanmasına neden olur; veya büzülür, gövdeden dışarı doğru ampule doğru geri çekilir.

Bu eski moda termometreler ne kadar kırılgan? Camları aslında çok ince yapılmış. Cam ne kadar ince olursa, sıcağın veya soğuğun geçmesi için o kadar az malzeme vardır ve sıvı o sıcaklığa veya soğuğa daha hızlı tepki verir - yani daha az gecikme olur.

Bi-metalik veya yay. Evinize, ahırınıza veya arka bahçenize monte edilen kadranlı termometre bir tür bi-metal termometredir. (Fırın ve buzdolabı termometreleriniz ve fırın termostatınız da diğer örneklerdir.) algılamak için farklı oranlarda genişleyen iki farklı metal (genellikle çelik ve bakır) şerit sıcaklıklar. Metallerin iki farklı genleşme hızı, şeridi başlangıç ​​sıcaklığının üzerinde ısıtıldığında bir yönde ve altında soğutulursa ters yönde bükmeye zorlar. Sıcaklık, şeridin / bobinin ne kadar büküldüğü ile belirlenebilir.

Termoelektrik. Termoelektrik termometreler, bir elektronik sensör ("termistör" olarak adlandırılır) kullanan dijital bir cihazdır. elektrik gerilimi. Elektrik akımı bir kablo boyunca ilerledikçe, sıcaklık değiştikçe elektrik direnci değişecektir. Dirençteki bu değişiklik ölçülerek sıcaklık hesaplanabilir.

Cam ve bi-metalik kuzenlerinin aksine, termoelektrik termometreler sağlamdır, hızlı tepki verir ve insan gözüyle okunmaları gerekmez, bu da onları otomatik kullanım için mükemmel kılar. Bu nedenle, otomatik havaalanı hava istasyonları için tercih edilen termometre. (Ulusal Hava Durumu Servisi, mevcut yerel sıcaklıklarınızı getirmek için bu AWOS ve ASOS istasyonlarından gelen verileri kullanır.) Kablosuz kişisel hava istasyonları da termoelektrik tekniğini kullanır.

Kızılötesi. Kızılötesi termometreler, ne kadar ısı enerjisi ( ışık spektrumunun görünmez kızılötesi dalga boyu) bir nesne verir ve o. Kızılötesi (IR) uydu görüntüleri- en yüksek ve en soğuk olanı gösterir bulutlar parlak beyaz ve alçak, ılık bulutlar gri gibi — bir tür bulut termometresi olarak düşünülebilir.

Artık bir termometrenin nasıl çalıştığını bildiğinize göre, en yüksek ve en düşük hava sıcaklıklarınızın ne olacağını görmek için her gün bu saatlerde yakından izleyin.

• Srivastava, Gyan P. Yüzey Meteorolojik Aletleri ve Ölçüm Uygulamaları. Yeni Delhi: Atlantik, 2008.