Co mierzy termometr?

Co mierzy termometr?
„Masz temperaturę” — tak często powtarza mama w zimowe wieczory, gdy przykłada rękę do czoła. Czy
zastanowiliście się kiedyś co to tak naprawdę znaczy?
Kiedy człowiek ma gorączkę, przyłożona do naszego ciała dłoń ma niższą temperaturę, dzięki czemu można
poczuć różnicę temperatury. Dotykając więc czegoś, możemy stwierdzić, czy jest zimne, czy też ciepłe. W
niektórych przypadkach takie stwierdzenie nie wystarcza. Biorąc do ręki kubek z świeżo zaparzoną herbatą,
mówimy o nim, że jest gorący, tak samo jak nasze czoło, kiedy jesteśmy chorzy. Takie badanie
przedmiotów mówi nam o tym, jaki jest jego stan według naszych odczuć.
DOMOWE LABORATORIUM
Jak bardzo jest to zmienne, możesz przekonać się wykonując proste doświadczenie. O pomoc powinieneś
poprosić osobę dorosłą.
1. Postaw przed sobą trzy miski, tak abyś mógł swobodnie do nich sięgać.
2. Do miski z lewej strony nalej zimnej wody, możesz też dorzucić 3 lub 4 kostki lodu.
3. Do środkowego naczynia nalej letniej wody.
4. Natomiast do miski prawej wlej wodę gorącą (uważaj, aby temperatura nie była zbyt wysoka — tak, aby
się nie poparzyć).
5. Włóż lewą rękę do naczynia z zimną wodą, a prawą do wypełnionej ciepłą.
6. Po około jednej minucie włóż obydwie do miski z letnią wodą.
Jakie są Twoje wrażenia? Czy wydaje Ci się, że jedna dłoń marznie, a druga jest gorąca?
Do dokładnego określenia jak bardzo coś jest gorące albo zimne, służy termometr. Dokonuje on pomiaru
temperatury. Temperatura określa nam stan cieplny ciała. Jak zapewne pamiętasz z lekcji przyrody, każde
ciało składa się z atomów, które poruszają się, drgają. Im szybciej poruszają się atomy, tym wyższą
temperaturę posiada dana rzecz. Jednak co tak naprawdę wskazuje termometr? Okazuje się, że pokazuje on
swoją temperaturę. To, że wiemy jaką temperaturę posiada badany przez nasz przedmiot, jest możliwe tylko
i wyłącznie wtedy, gdy termometr będzie tak samo ciepły, osiągnie tzw. „stan równowagi”.
DOMOWE LABORATORIUM
Jeżeli chcesz zobaczyć to osiąganie stanu równowagi, możesz wykonać prosty eksperyment. Będziesz
potrzebował klasyczny szklany termometr zaokienny oraz tak jak poprzednio trzy miski z wodą — gorącą,
letnią oraz zimną z kostkami lodu.
1. Włóż termometr do naczynia z letnią wodą.
Jeżeli woda ma taką samą temperaturę, jak temperatura pomieszczenia w którym się znajdujesz,
prawdopodobnie nic nie zauważysz.
2. Teraz włóż termometr do miski z gorącą wodą.
Jeżeli będziesz uważnie obserwował słupek cieczy, to zobaczysz, że rośnie on dopóki termometr nie będzie
tak samo gorący jak woda, w której się znajduje.
3. Jeżeli teraz przełożysz termometr do naczynia z zimną wodą z pewnością zobaczysz, że wskazanie będzie
tak długo „spadać”, do czasu gdy on sam nie będzie miał takiej samej temperatury.
Kiedy atomy danego ciała nie poruszają się, to temperatura wynosi 0 K (kelwinów) i mówimy wtedy o
Kiedy atomy danego ciała nie poruszają się, to temperatura wynosi 0 K (kelwinów) i mówimy wtedy o
„zerze absolutnym”. Temperaturę w takiej skali używają najczęściej naukowcy. Każdy ma w domu co
najmniej jeden termometr. Czy to jednak oznacza, że gdy termometr za oknem pokazuje zero, to jest ono
absolutne?
Nie, ponieważ termometry używane na co dzień są wyskalowane w 0C (stopniach Celsjusza). Mając do
dyspozycji przyrząd, który pokazywałby temperaturę w Celsjuszach, to gdy udałoby się nam zmierzyć „zero
bezwzględne” wskazałby -273,15 0C. Z kolei gdybyśmy użyli termometru w USA lub Kanadzie, wówczas
termometr pokazałby -459,67 0F (stopni Farenheita). Wynik jest inny, ponieważ jednostki w tamtych
krajach pochodzą ze skali Farenheita. Co ciekawe, uczony który zaproponował tą skalę, urodził się w 1686
roku w Gdańsku, a do tej pory na Długim Targu można obejrzeć termometr postawiony na cześć
zasłużonego Gdańszczanina.
Temperatura
Skala Kelwina Skala Celsjusza Skala Farenheita
0
0
Zero absolutne 0 K
-273,15 C
-459,67 F
0
0
Zamarzanie wody 273,15 K
0 C
32 F
0
0
Wrzenie wody
373,15 K
100 C
212 F
Termometr może przyjmować różne kształty. Najczęściej kojarzy się ze szklaną rurką z namalowaną skalą i
zmieniającą się wysokością cieczy. Termometr znajdujący się za oknem jest najczęściej wypełniony
alkoholem, natomiast medyczny zawiera ciekły stop galu. Inne urządzenie, które można spotkać w domu i
pokaże nam największy zakres temperatury, to termometr kucharski, który potrafi wskazać nam wartości od
-50 0C do 3000C.
Co raz częściej spotykane w życiu codziennym są termometry elektroniczne. Nie są one wypełnione cieczą,
ale wskazania są możliwe dzięki tzw. termistorowi, termoparze lub termorezystorowi. Aby w pełni
zrozumieć, jak działają te elementy, musisz poczekać aż trafisz do gimnazjum. Termorezystor to nic innego
jak cienka taśma metalowa odpowiednio nawinięta. W zależności od zmiany temperatury zmienia się i opór
elektryczny. Termopara z kolei składa się z dwóch różnych metali, a urządzenie mierzy powstające bardzo
małe napięcie. Termistor posiada półprzewodnik — odpowiedni tlenek, a dokonywany pomiar to zmiana
oporu elektrycznego.
Jeżeli masz dużo młodsze rodzeństwo w domu, to wiesz, że małym dzieciom bardzo trudno jest zmierzyć
temperaturę. Wtedy stosuje się termometry bezdotykowe, które wyglądają jak „kosmiczne pistolety”. Nie
trzeba wcale przykładać urządzenia do ciała, aby zbadać jego temperaturę. Ogólnie urządzenie te nazywane
są też pirometrami. Podają one odpowiedni wynik, dzięki temu, że widzi promieniowanie podczerwone
emitowane przez ciało. Każda rzecz, która ma temperaturę wyższą od wspomnianego wcześniej „zera
absolutnego”, wysyła tego typu promieniowanie. Tak jak my widzimy światło widzialne, tak i niektóre z
żółwi błotnych oraz popularnych ryb akwariowych — pielęgnic, widzą przedmioty w podczerwieni.
Dlatego można sądzić, że każdy z nas może być czasem termometrem, nawet nasze domowi pupile.
mgr inż. Anna Przybyszewska