Kako toplo je zunaj? Kako hladno bo nocoj? Termometer - instrument, ki se uporablja za merjenje zraka temperatura- to nam enostavno pove, toda, kako nam to pove, je povsem drugo vprašanje.
Da bi razumeli, kako deluje termometer, moramo imeti v mislih eno stvar iz fizike: da se tekočina širi prostornina (količina prostora, ki jo zavzame), ko se njegova temperatura segreje in zmanjša, ko njegova temperatura hladi.
Ko je termometer izpostavljen ozračje, temperatura okoliškega zraka jo bo prežemala in sčasoma uravnala temperaturo termometra s svojo - postopek, ki modno znanstveno ime je "termodinamično ravnovesje." Če se mora termometer in notranja tekočina segreti, da doseže to ravnovesje, tekočina (ki bo zasedla več prostora, ko se segreje) se bo dvignila, ker je ujeta v ozko cev in nikamor ne gre ampak gor. Če se mora tekočina termometra ohladiti, da doseže temperaturo zraka, se bo tekočina zmanjšala in se spustila v cev. Ko temperatura termometra uravnoteži temperaturo okoliškega zraka, se bo njegova tekočina nehala premikati.
Fizični dvig in padec tekočine v termometru je le del tistega, zaradi česar deluje. Da, to dejanje vam pove, da se dogaja sprememba temperature, vendar brez številčne lestvice, s katero bi jo lahko količinsko ocenili, ne bi mogli izmeriti, kakšna je sprememba temperature. Na ta način imajo temperature, pritrjene na steklo termometra, ključno (čeprav pasivno) vlogo.
Kdo ga je izumil: Fahrenheit ali Galileo?
Ko gre za vprašanje, kdo je izumil termometer, je seznam imen neskončen. To je zato, ker se je termometer razvil iz zbirke idej skozi 16. do 18. stoletje, začenši v poznih 1500. letih, ko Galileo Galilei razvili napravo z uporabo napolnjene steklene cevi z obteženimi steklenimi boje, ki bi plavale visoko v cevi ali pomivalnem koritu, odvisno od vročine ali hladnosti zraka zunaj njega (nekako kot lava svetilka). Njegov izum je bil prvi "termoskop" na svetu.
V začetku 1600-ih je bil beneški znanstvenik in prijatelj k Galileo, Santorio, je Galileovemu termoskopu dodal lestvico, da je bilo mogoče razlagati vrednost sprememb temperature. S tem je izumil prvi primitivni termometer na svetu. Termometer ni dobil oblike, ki jo uporabljamo danes, dokler ga Ferdinando I de 'Medici sredi 1600-ih ni preoblikoval kot zapečateno cev s čebulico in steblom (in napolnjeno z alkoholom). Končno so v 1720-ih Fahrenheit je vzel to zasnovo in jo "boljši", ko je začel uporabljati živo srebro (namesto alkohola ali vode) in nanj pritrdil svojo temperaturno lestvico. Z uporabo živega srebra (ki ima nižje ledišče in katerega širjenje in krčenje je bolj vidno kot voda oz alkohola), Fahrenheitov termometer je omogočil opazovanje temperatur pod lediščem in natančnejše meritve opazili. In tako je bil Fahrenheitov model sprejet kot najboljši.
Kakšen vremenski termometer uporabljate?
Vključno s Fahrenheitovim steklenim termometrom obstajajo 4 glavne vrste termometrov, ki se uporabljajo za sprejemanje temperature zraka:
Tekoče steklo. Tudi klicani termometri z žarnicami, te osnovne termometre še vedno uporabljajo v vremenskih postajah Stevenson Screen po vsej državi Nacionalna vremenska služba Kooperativni vremenski opazovalci pri opazovanju največje in najnižje temperature na dan. Narejene so iz steklene cevi ("steblo") z okroglo komoro ("žarnica") na enem koncu, v kateri je nameščena tekočina za merjenje temperature. Ko se temperatura spreminja, se volumen tekočine bodisi širi, zaradi česar se povzpne v steblo; ali pogodbe, zaradi česar se mora skrčiti nazaj iz stebla proti žarnici.
Sovražite, kako krhki so ti staromodni termometri? Njihov kozarec je dejansko namenoma zelo tanek. Tanjše je steklo, manj materiala je, da gre toplota ali mraz skozi in hitreje se tekočina odzove na to toploto ali mraz - torej manj zaostajanja.
Dvo-kovinski ali vzmetni. Telefonski termometer, nameščen na vaši hiši, skednju ali na vašem dvorišču, je vrsta dvokovinskega termometra. (Tudi vaši termometri za pečico in hladilnik ter termostat za peč so tudi drugi primeri.) Uporablja a trak iz dveh različnih kovin (običajno jekla in bakra), ki se različno hitro širijo temperature. Zaradi različnih stopenj raztezanja kovin se trak upogne v eno smer, če se segreje nad prvotno temperaturo, in v nasprotni smeri, če se ohladi pod njo. Temperaturo lahko določimo s tem, koliko se je upognil trak / tuljava.
Termoelektrični. Termoelektrični termometri so digitalne naprave, ki uporabljajo elektronski senzor (imenovan "termistor") za ustvarjanje električna napetost. Ko električni tok potuje po žici, se bo s spreminjanjem temperature njegov električni upor spreminjal. Z merjenjem te spremembe upora se lahko izračuna temperatura.
Za razliko od njihovih steklenih in dvodelnih sestričnikov so termoelektrični termometri hrapavi, hitro se odzivajo in jih človeške oči ne berejo, zato so popolne za samodejno uporabo. Zato so izbrani termometer za avtomatske letališke vremenske postaje. (Nacionalna vremenska služba uporablja podatke s teh postaj AWOS in ASOS za prikaz trenutnih lokalnih temperatur.) Brezžične osebne vremenske postaje uporabljajo tudi termoelektrično tehniko.
Infrardeči Infrardeči termometri lahko merijo temperaturo na daljavo z zaznavanjem, koliko toplotne energije (v nevidna infrardeča valovna dolžina svetlobnega spektra) predmet oddaja in izračuna temperaturo od to. Infrardeči (IR) satelitski posnetki—To kaže najvišje in najhladnejše oblaki kot svetlo beli in nizki topli oblaki kot sivi - je mogoče razumeti kot nekakšen termometer v oblaku.
Zdaj, ko veste, kako deluje termometer, Vsak dan si natančno oglejte, da boste videli, kakšne bodo vaše najvišje in najnižje temperature zraka.
Viri:
- Srivastava, Gyan P. Površinski meteorološki instrumenti in merilne prakse. New Delhi: Atlantic, 2008.