Hangi sıcaklık ölçeklerini biliyorsunuz? Farklı sıcaklık ölçekleri hakkında

İçerik:

giriiş

Sıcaklık ve termometreler - oluşma geçmişi

Sıcaklık ölçekleri ve çeşitleri

Fahrenhayt
Reaumur ölçeği
santigrat
Kelvin ölçeği

Mutlak sıfır sıcaklıklar

Sıcaklık koşullarının Dünya'daki yaşam üzerindeki etkisi

Sonuçlar

Termometreler ve sıcaklık. Menşe tarihi.

Sıcaklık nedir

Sıcaklık sensörleri hakkında konuşmaya başlamadan önce onların ne olduğunu anlamalısınız.Fizik açısından sıcaklık . İnsan vücudu neden sıcaklıkta bir değişiklik hissediyor, neden bugün sıcak veya sadece sıcak, ertesi gün ise serin, hatta soğuk diyoruz.

Sıcaklık terimi, normal durum veya uygun yer değiştirme anlamına gelen Latince temperatura kelimesinden gelir. Fiziksel bir miktar olarak sıcaklık, bir maddenin iç enerjisini, moleküllerin hareketlilik derecesini ve termodinamik denge durumunda parçacıkların kinetik enerjisini karakterize eder.

Örnek olarak molekülleri ve atomları düzensiz hareket eden havayı düşünün. Bu parçacıkların hareket hızı arttığında hava sıcaklığının yüksek olduğu, havanın ılık hatta sıcak olduğu söylenir. Örneğin soğuk bir günde, hava parçacıklarının hareket hızı düşüktür, bu da hoş bir serinlik, hatta "köpek soğuğu" hissi verir. Hava parçacıklarının hızının hiçbir şekilde rüzgar hızına bağlı olmadığını lütfen unutmayın! Bu tamamen farklı bir hız.

Havayla ilgili olan budur, moleküller onun içinde serbestçe hareket edebilir, peki sıvı ve katı cisimlerde durum nedir? Bunlarda, havadakinden daha az da olsa, moleküllerin termal hareketi de mevcuttur. Ancak sıvıların ve katıların sıcaklığını belirleyen değişimi oldukça belirgindir.

Moleküller buzun erime sıcaklığında ve negatif sıcaklıklarda bile hareket etmeye devam eder. Örneğin bir hidrojen molekülünün sıfır sıcaklıktaki hızı 1950 m/sn'dir. Havanın 16 cm^3'ünde her saniye bin milyar moleküler çarpışma meydana gelir. Sıcaklık arttıkça moleküllerin hareketliliği artar ve buna bağlı olarak çarpışma sayısı da artar.

Ancak şunu belirtmek gerekir kisıcaklık Veılık işin özü aynı şey değil. Basit bir örnek: Mutfaktaki normal bir gaz ocağında aynı gazı yakan irili ufaklı ocaklar bulunur. Gazın yanma sıcaklığı aynı olduğundan brülörlerin sıcaklığı da aynıdır. Ancak aynı hacimdeki su, örneğin bir su ısıtıcısı veya bir kova, büyük bir ocakta küçük olana göre daha hızlı kaynar. Bunun nedeni, daha büyük bir brülörün daha fazla ısı üretmesi, birim zamanda daha fazla gaz yakması veya daha fazla güce sahip olmasıdır.

İlk termometreler

Günlük hayatımız için termometre gibi sıradan ve basit bir ölçüm cihazının icat edilmesinden önce, insanlar termal durumlarını yalnızca anlık duyumlarına göre değerlendirebiliyorlardı: sıcak veya soğuk, sıcak veya soğuk.

"Sıcaklık" kelimesi uzun zaman önce ortaya çıktı - moleküler kinetik teori henüz mevcut değildi. Vücutların "kalori" adı verilen belirli bir madde içerdiğine ve sıcak vücutların, soğuk cisimlerden daha fazla bu maddeyi içerdiğine inanılıyordu. Bu nedenle sıcaklık, kalori ve vücudun kendi maddesinin karışımını karakterize eder ve sıcaklık ne kadar yüksek olursa, bu karışım o kadar güçlü olur. Alkollü içeceklerin sertliğinin derece cinsinden ölçümü buradan gelmektedir.

Termodinamiğin tarihi, Galileo Galilei'nin 1592'de sıcaklıktaki değişiklikleri gözlemlemek için ilk cihazı termoskop olarak adlandırmasıyla başladı. Termoskop, lehimli bir cam tüpe sahip küçük bir cam toptu. Top ısıtıldı ve tüpün ucu suya batırıldı. Top soğuduğunda içindeki basınç azaldı ve atmosferik basıncın etkisiyle tüpteki su belli bir yüksekliğe yükseldi. Havaların ısınmasıyla tüplerdeki su seviyesi düştü. Cihazın dezavantajı, henüz bir ölçeğe sahip olmaması nedeniyle yalnızca vücudun göreceli ısınma veya soğuma derecesini değerlendirmek için kullanılabilmesiydi.

Daha sonra Floransalı bilim adamları Galileo'nun termoskopunu bir miktar boncuk ekleyerek ve balondaki havayı dışarı pompalayarak geliştirdiler.

Sonra suyla dolu termometreler ortaya çıktı - ancak sıvı dondu ve termometreler patladı. Bu nedenle su yerine şarap alkolü kullanmaya başladılar ve ardından Galileo'nun öğrencisi Evangelista Torricelli, termometreyi cıva ve alkolle doldurma ve atmosferik basıncın okumaları etkilememesi için kapatma fikrini ortaya attı. Cihaz ters çevrildi, su dolu kap çıkarıldı ve tüpün içine alkol döküldü. Cihazın çalışması, ısıtıldığında alkolün genleşmesine dayanıyordu - artık okumalar atmosferik basınca bağlı değildi. Bu ilk sıvı termometrelerden biriydi.

O zamanlar, terazilerin kalibrasyonu sırasında belirli bir sistem dikkate alınmadığından, cihazların okumaları henüz birbiriyle tutarlı değildi. 1694 yılında Carlo Renaldini, buzun erime noktası ile suyun kaynama noktasının iki uç nokta olarak alınmasını önerdi.

Sıcaklık ölçekleri

İnsanlık sıcaklığı ölçmeyi yaklaşık 400 yıl önce öğrendi. Ancak günümüz termometrelerine benzeyen ilk aletler ancak 18. yüzyılda ortaya çıktı. İlk termometrenin mucidi bilim adamı Gabriel Fahrenheit'ti. Toplamda dünyada birkaç farklı sıcaklık ölçeği icat edildi, bunlardan bazıları daha popülerdi ve bugün hala kullanılıyor, diğerleri ise yavaş yavaş kullanım dışı kaldı.

Sıcaklık ölçekleri birbiriyle karşılaştırılabilen sıcaklık değerleri sistemleridir. Sıcaklık doğrudan ölçülebilen bir nicelik olmadığı için değeri bir maddenin (örneğin suyun) sıcaklık durumundaki değişiklikle ilişkilendirilir. Tüm sıcaklık ölçeklerinde, kural olarak, seçilen termometrik maddenin farklı fazlara geçiş sıcaklıklarına karşılık gelen iki nokta kaydedilir. Bunlar sözde referans noktalarıdır. Referans noktalarına örnek olarak suyun kaynama noktası, altının sertleşme noktası vb. verilebilir. Noktalardan biri orijin olarak alınır. Aralarındaki aralık, tek olan belirli sayıda eşit parçaya bölünmüştür. Sıcaklık ölçüm birimi evrensel olarak bir derece olarak kabul edilmektedir. sıcaklık ölçeği cihazı

Dünyada en popüler ve yaygın olarak kullanılan sıcaklık ölçekleri Celsius ve Fahrenheit ölçekleridir.

Mevcut ölçeklere sırasıyla bakalım ve bunları kullanım kolaylığı ve pratik kullanışlılık açısından karşılaştırmaya çalışalım. En ünlü dört ölçek vardır:

Fahrenhayt

Reaumur ölçeği

santigrat,

Kelvin ölçeği

Fahrenhayt

Rusça Vikipedi de dahil olmak üzere birçok referans kitabında Daniel Gabriel Fahrenheit'tan bir Alman fizikçi olarak bahsediliyor. Ancak Britannica Ansiklopedisi'ne göre kendisi 24 Mayıs 1686'da Polonya'nın Gdansk şehrinde doğmuş Hollandalı bir fizikçiydi. Fahrenheit bilimsel aletler yaptı ve 1709'da alkol termometresini, 1714'te ise cıva termometresini icat etti.

1724 yılında Fahrenheit, Londra Kraliyet Cemiyeti'ne üye oldu ve sıcaklık ölçeğini sundu. Ölçek üç referans noktasına göre oluşturulmuştur. Orijinal versiyonda (daha sonra değiştirildi), tuzlu su çözeltisinin (1:1:1 oranında buz, su ve amonyum klorür) sıcaklığını sıfır noktası olarak aldı. Bu çözeltinin sıcaklığı 0 °F'de (-17,78 °C) stabilize edildi. 32°F'lik ikinci nokta buzun erime noktasıydı; 1:1 (0 °C) oranında buz ve su karışımının sıcaklığı. Üçüncü nokta ise insan vücudunun 96°F olarak atadığı normal sıcaklığıdır.

Neden bu kadar garip, yuvarlak olmayan sayılar seçildi? Bir hikayeye göre Fahrenheit başlangıçta 1708/1709 kışında memleketi Gdansk'ta ölçülen en düşük sıcaklığı ölçeğinin sıfır değeri olarak seçti. Daha sonra bu sıcaklığı iyi bir şekilde tekrarlanabilir hale getirmek gerekli hale geldiğinde tuzlu su çözeltisi kullandı. onu yeniden üretin. Elde edilen sıcaklığın yanlışlığının bir açıklaması, Fahrenheit'in, amonyum klorürün doğru ötektik denge bileşimini elde etmek için iyi bir tuzlu su çözeltisi yapma yeteneğine sahip olmamasıdır (yani, birkaç tuzu çözmüş olabilir ve tamamen çözemeyebilir).

Bir başka ilginç hikaye de Fahrenheit'in arkadaşı Herman Boerhaave'ye yazdığı mektupla bağlantılı. Mektuba göre ölçeği, Fahrenheit'in daha önce iletişim kurduğu gökbilimci Olof Römer'in çalışmalarına dayanılarak oluşturuldu. Roemer ölçeğinde tuzlu su çözeltisi sıfır derecede donar, su 7,5 derecede donar, insan vücut sıcaklığı 22,5 derece alınır ve su 60 derecede kaynar (bunun saatte 60 saniyeye eşdeğer olduğu yönünde bir görüş vardır). Fahrenheit, kesirli kısmı çıkarmak için her sayıyı dörtle çarptı. Aynı zamanda buzun erime noktasının 30 derece, insan sıcaklığının ise 90 derece olduğu ortaya çıktı. Daha da ileri giderek teraziyi buzlanma noktası 32 derece ve insan vücut sıcaklığı 96 derece olacak şekilde hareket ettirdi. Böylece bu iki nokta arasındaki 64 derecelik mesafeyi, aralık tekrar tekrar ikiye bölünerek kırılmak mümkün hale geldi. (64, 2'nin altıncı kuvvetidir).

Kalibre edilmiş termometrelerimle suyun kaynama noktasını ölçtüğümde Fahrenheit değeri yaklaşık 212 °F idi. Daha sonra bilim insanları, iki iyi tekrarlanabilir referans noktasına kesin bir değer atayarak ölçeği biraz yeniden tanımlamaya karar verdiler: buzun 32 °F'taki erime noktası ve suyun 212 °F'deki kaynama noktası. Aynı zamanda, yeni ve daha doğru ölçümlerden sonra bu ölçekte normal insan sıcaklığının 96 °F değil, yaklaşık 98 °F olduğu ortaya çıktı.

Reaumur ölçeği

Fransız doğa bilimci René Antoine Ferchaux de Reaumur, 28 Şubat 1683'te La Rochelle'de bir noter ailesinde doğdu. Poitiers'deki Cizvit okulunda eğitim gördü. 1699'dan itibaren Bourget Üniversitesi'nde hukuk ve matematik okudu. 1703 yılında Paris'te matematik ve fizik çalışmalarına devam etti. René matematik alanında ilk üç eserini 1708 yılında yayınladıktan sonra Paris Bilimler Akademisi üyeliğine kabul edildi.

Reaumur'un bilimsel çalışmaları oldukça çeşitlidir. Matematik, kimya teknolojisi, botanik, fizik ve zooloji okudu. Ancak son iki konuda daha başarılı olduğu için asıl çalışmaları bu konulara ayrılmıştı.

1730'da Reaumur, ölçeği suyun kaynama ve donma noktalarına göre belirlenen, icat ettiği alkol termometresini tanımladı. 1 derece Réaumur, buzun erime noktası (0 °R) ile suyun kaynama noktası (80 °R) arasındaki sıcaklık aralığının 1/80'ine eşittir.

İnce bir tüpü yuvarlak bir şişeye lehimleyen Reaumur, içine su ve çözünmüş gazlardan mümkün olduğunca arındırılmış alkol döktü. Anılarında sıvısının yüzde 5'ten fazla su içermediğini belirtiyor.

Tüp mühürlenmemişti; Reaumur sadece terebentin bazlı macunla tıkamıştı.

Aslında Reaumur'un tek bir referans noktası vardı: buzun erime sıcaklığı. Ve bir derecenin değerini, herhangi bir sıcaklık aralığını, hiçbir yerden gelmeyen 80 sayısına bölerek değil, aslında, alkol hacminin 1/1000 oranında arttığı veya azaldığı sıcaklık değişimini bir derece olarak almaya karar verdi. . Bu nedenle, Reaumur'un termometresi esasen büyük bir piknometre veya daha doğrusu bu fizikokimyasal cihazın ilkel bir prototipi olarak düşünülebilir.

1734'ten itibaren Reaumur, önerdiği cihazı kullanarak beş yıl boyunca Fransa'nın orta bölgelerinden Hindistan'ın Pondicherry limanına kadar çeşitli bölgelerde hava sıcaklığı ölçümlerine ilişkin raporlar yayınladı, ancak daha sonra termometriyi bıraktı.

Zamanımızda Reaumur ölçeği kullanım dışı kaldı.

santigrat

Anders Celsius (27 Kasım 1701 - 25 Nisan 1744) İsveçli bir gökbilimci, jeolog ve meteorologdu (o zamanlar jeoloji ve meteoroloji astronominin bir parçası olarak kabul ediliyordu). Uppsala Üniversitesi'nde astronomi profesörü (1730-1744).

Fransız gökbilimci Pierre Louis Moreau ile birlikte de Maupertuis, Laponya'da (o zamanlar İsveç'in bir parçası) meridyenin 1 derecelik bir bölümünü ölçmek için bir keşif gezisine katıldı. Ekvator'a, şimdiki Ekvador'a da benzer bir keşif gezisi düzenlendi. Sonuçların karşılaştırılması, Newton'un Dünya'nın kutuplardan düzleştirilmiş bir elipsoid olduğu yönündeki varsayımını doğruladı.

1742'de suyun üçlü noktasının sıcaklığının (bu sıcaklık pratik olarak normal basınçta buzun erime sıcaklığına denk gelir) 100 ve suyun kaynama noktasının 0 olarak alındığı Celsius ölçeğini önerdi. Celsius, buzun erime sıcaklığını 100° olarak aldı ve 0°, suyun kaynama noktasıdır. Ve ancak Celsius'un öldüğü yılda, çağdaşı Carl Linnaeus bu ölçeği "döndürdü". Böylece buzun erime noktası Celsius ölçeğinde sıfır, suyun standart atmosfer basıncındaki kaynama noktası ise 100° olarak alındı. Bu ölçek 0-100° aralığında doğrusaldır ve 0°'nin altında ve 100°'nin üzerindeki bölgede doğrusal olarak devam eder.

Celsius ölçeğinin Fahrenheit ölçeği ve Reaumur ölçeğinden daha rasyonel olduğu ortaya çıktı ve artık her yerde kullanılıyor.

Kelvin ölçeği

Kelvin William (1824-1907) - seçkin bir İngiliz fizikçi, termodinamiğin ve gazların moleküler kinetik teorisinin kurucularından biri.

Kelvin, 1848'de mutlak sıcaklık ölçeğini tanıttı ve termodinamiğin ikinci yasasının formülasyonlarından birini, ısıyı tamamen işe dönüştürmenin imkansızlığı şeklinde verdi. Sıvının yüzey enerjisini ölçerek moleküllerin boyutunu hesapladı.

İngiliz bilim adamı W. Kelvin mutlak sıcaklık ölçeğini tanıttı. Kelvin ölçeğinde sıfır sıcaklık mutlak sıfıra karşılık gelir ve bu ölçekteki sıcaklığın birimi Celsius ölçeğinde bir dereceye eşittir, dolayısıyla mutlak sıcaklık T Celsius ölçeğindeki sıcaklıkla aşağıdaki formülle ilişkilidir:

Mutlak sıcaklığın SI birimine kelvin (kısaltılmış K) denir. Bu nedenle Santigrat ölçeğindeki bir derece, Kelvin ölçeğindeki bir dereceye eşittir: 1 °C = 1 K.

Fahrenheit ve Celsius ölçeklerinin bize verdiği sıcaklık değerleri kolaylıkla birbirine çevrilebilmektedir. “Kafanızdaki” Fahrenheit değerlerini Santigrat dereceye dönüştürürken, orijinal rakamı 32 birim azaltıp 5/9 ile çarpmanız gerekir. Tam tersi (Santigrat'tan Fahrenheit ölçeğine) - orijinal değeri 9/5 ile çarpın ve 32 ekleyin. Karşılaştırma için: Celsius'ta mutlak sıfırın sıcaklığı 273,15 °, Fahrenheit'te - 459,67 °'dir.

Sıcaklık ölçümü

Sıcaklık ölçümü, bazı fiziksel niceliklerin (örneğin hacim) sıcaklığa bağımlılığına dayanır. Bu bağımlılık, sıcaklığı ölçmek için kullanılan bir cihaz olan termometrenin sıcaklık ölçeğinde kullanılır.

Mutlak sıfır sıcaklıklar

Herhangi bir ölçüm bir referans noktasının varlığını gerektirir. Sıcaklık bir istisna değildir. Fahrenheit ölçeği için bu sıfır işareti sofra tuzu ile karıştırılmış karın sıcaklığıdır; Celsius ölçeği için ise suyun donma sıcaklığıdır. Ancak sıcaklığın özel bir referans noktası vardır; mutlak sıfır.

Uzun yıllardır araştırmacılar mutlak sıfır sıcaklığa doğru ilerliyorlar. Bilindiği gibi, mutlak sıfıra eşit bir sıcaklık, çok sayıda parçacıktan oluşan bir sistemin temel durumunu, atomların ve moleküllerin sözde "sıfır" titreşimler gerçekleştirdiği, mümkün olan en düşük enerjiye sahip bir durumu karakterize eder. Dolayısıyla mutlak sıfıra yakın derin soğutma (mutlak sıfırın pratikte ulaşılamaz olduğuna inanılıyor) maddenin özelliklerini incelemek için sınırsız olasılıkların önünü açıyor.

Mutlak sıfır teorik olarak mümkün olan en düşük sıcaklıktır. Bu sıcaklığın yakınında maddenin enerjisi minimal hale gelir. Genellikle “Kelvin ölçeğinde sıfır” olarak da adlandırılır. Mutlak sıfır yaklaşık -273°C veya -460°F'dir. Tüm maddeler (gazlar, sıvılar, katılar) moleküllerden oluşur ve bu moleküllerin hareket hızını sıcaklık belirler. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, moleküllerin hızı da o kadar yüksek olur ve hareket etmeleri gereken hacim de artar (yani maddeler genişler). Sıcaklık ne kadar düşük olursa, o kadar yavaş hareket ederler ve sıcaklık düştükçe moleküllerin enerjisi sonunda o kadar azalır ki hareket etmeyi tamamen bırakırlar. Başka bir deyişle, herhangi bir madde dondurulduğunda katı hale gelir. Her ne kadar fizikçiler mutlak sıfırdan yalnızca bir derecenin milyonda biri kadar farklı olan sıcaklıklara ulaşmış olsalar da, mutlak sıfırın kendisi ulaşılamaz. Malzemelerin veya maddelerin mutlak sıfıra yakın olağandışı davranışlarını inceleyen bilim ve teknoloji dalına kriyojenik teknoloji denir.

Mutlak sıfır arayışı aslında aynı sorunlarla karşı karşıyadır. . Işık hızına ulaşmak sonsuz miktarda enerji gerektirir; mutlak sıfıra ulaşmak ise sonsuz miktarda ısının çekilmesini gerektirir. Bu süreçlerin her ikisi de imkansızdır.

Gerçek mutlak sıfır durumuna henüz ulaşmamış olmamıza rağmen, buna çok yakınız (her ne kadar bu durumda "çok" çok gevşek bir kavram olsa da; bir çocuk şarkısı gibi: iki, üç, dört, dört ve a yarısı, dördü bir ipte, dördü bir kıl genişliğinde, beş). Dünya üzerinde kaydedilen en soğuk sıcaklık 1983 yılında -89,15 santigrat derece (184K) ile Antarktika'da kaydedildi.

Neden mutlak sıfır sıcaklıklara ihtiyacımız var?

Mutlak sıfır sıcaklık teorik bir kavramdır; pratikte, en gelişmiş ekipmanlara sahip bilimsel laboratuvarlarda bile bunu başarmak imkansızdır. Ancak bilim insanları, maddeyi mutlak sıfıra yakın çok düşük sıcaklıklara kadar soğutmayı başarıyorlar.

Bu sıcaklıklarda maddeler normal şartlarda sahip olamayacakları şaşırtıcı özellikler kazanırlar. Sıvıya yakın bir durumda olduğu için "canlı gümüş" olarak adlandırılan cıva, bu sıcaklıkta çivi çakılabilecek kadar katı hale gelir. Bazı metaller cam gibi kırılgan hale gelir. Kauçuk da aynı derecede sert ve kırılgan hale gelir. Mutlak sıfıra yakın sıcaklıktaki kauçuk bir nesneye çekiçle vurursanız cam gibi kırılır.

Özelliklerdeki bu değişiklik aynı zamanda ısının doğasıyla da ilişkilidir. Fiziksel bedenin sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, moleküller o kadar yoğun ve kaotik hareket eder. Sıcaklık düştükçe hareket yoğunluğu azalır ve yapı daha düzenli hale gelir.

Malzemelerin son derece düşük sıcaklıklarda çılgınca davranması özellikle bilimsel açıdan çok önemlidir.

Böylece gaz sıvıya, sıvı da katıya dönüşür. Düzenin nihai düzeyi kristal yapıdır. Ultra düşük sıcaklıklarda, kauçuk gibi normalde şekilsiz kalan maddeler bile bu özelliği kazanır.

Metallerde de ilginç olaylar meydana gelir. Kristal kafesin atomları daha az genlikle titreşir, elektron saçılması azalır ve dolayısıyla elektrik direnci azalır. Metal, elde edilmesi zor olmasına rağmen pratik uygulaması çok cazip görünen süper iletkenlik kazanıyor.

Çok düşük sıcaklıklarda birçok malzeme süperakışkan hale gelir; bu da onların hiçbir viskoziteye sahip olamayacakları, ultra ince katmanlar halinde istiflenebilecekleri ve hatta minimum enerji elde etmek için yer çekimine meydan okuyabilecekleri anlamına gelir. Ayrıca düşük sıcaklıklarda birçok malzeme süperiletken hale gelir, bu da elektriksel direncin olmadığı anlamına gelir. Süperiletkenler, metalin içindeki dış manyetik alanları tamamen ortadan kaldıracak şekilde tepki verebilmektedir. Sonuç olarak, soğuk sıcaklığı ve mıknatısı birleştirip havaya yükselme gibi bir şey elde edebilirsiniz.

Neden mutlak sıfır var ama mutlak maksimum yok?

Diğer uç noktaya bakalım. Eğer sıcaklık sadece bir enerji ölçüsü ise, o zaman atomların ışık hızına giderek yaklaştığını hayal edebiliriz. Bu sonsuza kadar devam edemez değil mi?

Kısa cevap: bilmiyoruz. Kelimenin tam anlamıyla sonsuz sıcaklık diye bir şeyin var olması mümkündür, ancak mutlak bir sınır varsa, genç evren bunun ne olduğuna dair oldukça ilginç ipuçları sağlar. Şimdiye kadar bilinen en yüksek sıcaklık (en azından evrenimizde) muhtemelen Planck'ın zamanı olarak bilinen dönemde meydana geldi. Büyük Patlama'dan 10^-43 saniye sonra, yerçekiminin kuantum mekaniğinden ayrıldığı ve fiziğin tam olarak şimdiki haline geldiği an oldu. O zamanki sıcaklık yaklaşık 10^32 K idi. Bu, Güneşimizin iç kısmından septilyon kat daha sıcaktır.

Bir kez daha bunun olabilecek en yüksek sıcaklık olup olmadığından emin değiliz. Planck'ın zamanında elimizde evrenin büyük bir modeli bile olmadığından, evrenin bu duruma geldiğinden bile emin değiliz. Her durumda, mutlak sıfıra mutlak ısıdan çok daha yakınız.

Dünyadaki yaşamın sıcaklık ve iklim koşullarına nasıl bağlı olduğu

Eski zamanlarda bile atalarımız refahın ve tüm yaşam süreçlerinin hava durumuna ve diğer doğa olaylarına bağlı olduğunu biliyorlardı. İlk yazılı kanıtO doğal ve iklim olaylarının sağlık üzerindeki etkisiinsanlar eski çağlardan beri bilinmektedir. Hindistan'da 4000 yıl önce bitkilerin güneş ışınlarından, fırtınalardan ve yağmurlardan şifalı özellikler kazandığından bahsediliyordu. Tibet tıbbı hala hastalıkları meteorolojik faktörlerin belirli kombinasyonlarıyla ilişkilendirmektedir. Antik Yunan tıp bilimcisi Hipokrat (M.Ö. 460-377) "Aforizmalar" adlı eserinde özellikle insan vücudunun yılın zamanına göre farklı davrandığını yazmıştır: bazıları yaza, diğerleri kışa daha yakın konumlanmıştır ve hastalıklar ilerlemektedir. yılın farklı zamanlarında, farklı ülkelerde ve yaşam koşullarında farklı (iyi veya kötü).

Tıpta iklim faktörlerinin insan sağlığı üzerindeki etkisine ilişkin bilimsel yönelimin temelleri 17. yüzyılda ortaya çıkmıştır. Rusya'da iklimin, mevsimlerin ve hava koşullarının insanlar üzerindeki etkisinin incelenmesi, St. Petersburg'da Rusya Bilimler Akademisi'nin kurulmasıyla (1725) başladı. Seçkin yerli bilim adamları I.M. bu bilimin teorik temellerinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynadı. Sechenov, I.P. Pavlov ve diğerleri. 21. yüzyılın başında Volgograd ve Astrahan bölgelerinde Batı Nil ateşi salgınının anormal derecede sıcak bir kışla ilişkili olduğu kanıtlandı. 2010 yılının sıcağı bu hastalıkta benzeri görülmemiş bir artışa yol açtı - Volgograd, Rostov, Voronezh ve Astrakhan bölgelerinde 480 vaka. Ayrıca kuzeye doğru kene kaynaklı ensefalitin kademeli bir ilerlemesi de var ve bu, Prof. N.K. Tokarevich (Pasteur'un adını taşıyan St. Petersburg Mikrobiyoloji ve Epidemiyoloji Enstitüsü) Arkhangelsk bölgesinde ve bu fenomen aynı zamanda iklim değişikliğiyle de ilişkili.

İklimin insanlar üzerinde doğrudan ve dolaylı etkileri vardır

Doğrudan etki çok çeşitlidir ve iklim faktörlerinin insan vücudu ve her şeyden önce çevre ile ısı alışverişi koşulları üzerindeki doğrudan etkisinden kaynaklanmaktadır: cilde kan temini, solunum, kardiyovasküler ve terleme sistemleri üzerinde .

İnsan vücudu, kural olarak, tek bir faktörden değil, bunların birleşiminden etkilenir ve asıl etki, iklim koşullarındaki sıradan dalgalanmalar değil, esas olarak bunların ani değişimleridir. Herhangi bir canlı organizma için, çeşitli frekanslarda belirli hayati aktivite ritimleri oluşturulmuştur.

İnsan vücudunun bazı fonksiyonları yılın mevsimlerine göre değişikliklerle karakterize edilir. Bu vücut ısısı, metabolizma hızı, dolaşım sistemi, kan hücrelerinin ve dokuların bileşimi için geçerlidir. Böylece yaz aylarında kan iç organlardan cilde yeniden dağıtılır, bu nedenle yaz aylarında kan basıncı kış aylarına göre daha düşüktür.

İnsanları etkileyen iklim faktörleri

İnsan vücudunun etkileşim içinde olduğu dış ortamın fiziksel faktörlerinin çoğu elektromanyetik niteliktedir. Hızlı akan suyun yakınındaki havanın canlandırıcı ve canlandırıcı olduğu iyi bilinmektedir: birçok negatif iyon içerir. Aynı sebepten dolayı insanlar fırtınadan sonra havayı temiz ve ferah buluyorlar. Aksine, çeşitli türde elektromanyetik cihazların bol miktarda bulunduğu sıkışık odalardaki hava, pozitif iyonlarla doyurulur. Böyle bir odada nispeten kısa bir süre kalmak bile uyuşukluğa, uyuşukluğa, baş dönmesine ve baş ağrısına yol açar. Rüzgarlı havalarda, tozlu ve nemli günlerde de benzer bir tablo görülüyor. Çevre tıbbı alanında uzmanlar, negatif iyonların insan sağlığına olumlu, pozitif iyonların ise olumsuz etki yaptığına inanıyor.

Ultraviyole radyasyon

İklimsel faktörler arasında, güneş spektrumunun kısa dalga kısmı - ultraviyole radyasyon (UVR) (dalga boyu 295-400 nm) büyük biyolojik öneme sahiptir.

Ultraviyole radyasyon normal insan yaşamı için bir önkoşuldur. Ciltteki mikroorganizmaları yok eder, raşitizmi önler, mineral metabolizmasını normalleştirir, vücudun bulaşıcı hastalıklara ve diğer hastalıklara karşı direncini arttırır. Özel gözlemler, yeterli miktarda ultraviyole radyasyon alan çocukların, yeterli miktarda ultraviyole radyasyon almayan çocuklara göre soğuk algınlığına on kat daha az duyarlı olduklarını bulmuştur. Ultraviyole ışınlama eksikliği ile fosfor-kalsiyum metabolizması bozulur, vücudun bulaşıcı hastalıklara ve soğuk algınlığına duyarlılığı artar, merkezi sinir sisteminin fonksiyonel bozuklukları ortaya çıkar, bazı kronik hastalıklar ağırlaşır ve genel fizyolojik aktivite ve dolayısıyla insan performansı düşer. . Çocuklar özellikle D vitamini eksikliğinin (raşitizm) gelişmesine yol açan “hafif açlığa” karşı hassastır.

Sıcaklık

Termal koşullar, canlı organizmaların varlığının en önemli koşuludur, çünkü içlerindeki tüm fizyolojik süreçler belirli koşullar altında mümkündür.

Güneş radyasyonu, vücuda düştüğünde ve vücut tarafından emildiğinde her durumda vücut dışında bulunan eksojen bir ısı kaynağına dönüşür. Güneş ışınımının etkilerinin gücü ve niteliği coğrafi konuma bağlıdır ve bölgenin iklimini belirleyen önemli faktörlerdir. İklim, belirli bir bölgedeki bitki ve hayvan türlerinin varlığını ve bolluğunu belirler. Evrende var olan sıcaklık aralığı binlerce dereceye eşittir.

Karşılaştırıldığında, yaşamın var olabileceği sınırlar çok dardır; yaklaşık 300°C, -200°C ile +100°C arası. Aslında çoğu tür ve aktivite daha dar bir sıcaklık aralığıyla sınırlıdır. Kural olarak, proteinlerin normal yapısının ve işleyişinin mümkün olduğu bu sıcaklıklar: 0 ila +50°C arasıdır.

Sıcaklık, tüm canlı organizmaların tüm fizyolojik fonksiyonlarını etkileyen önemli abiyotik faktörlerden biridir. Dünya yüzeyindeki sıcaklık, coğrafi enlem ve deniz seviyesinden yüksekliğe ve ayrıca yılın zamanına bağlıdır. Hafif giyimli bir kişi için rahat hava sıcaklığı + 19...20°C, kıyafetsiz ise - + 28...31°C olacaktır.

Sıcaklık parametreleri değiştiğinde insan vücudu her faktöre uyum sağlamak için spesifik reaksiyonlar geliştirir, yani uyum sağlar.

Sıcaklık faktörü, belirgin mevsimsel ve günlük dalgalanmalarla karakterize edilir. Faktörün bu etkisi, dünyanın birçok bölgesinde, organizmaların aktivite zamanlamasının düzenlenmesinde, günlük ve mevsimsel yaşam tarzlarının sağlanmasında önemli bir sinyal değerine sahiptir.

Sıcaklık faktörünü karakterize ederken aşırı göstergelerini, etki sürelerini ve tekrarlanabilirliğini dikkate almak çok önemlidir. Habitatlardaki organizmaların toleransını aşan sıcaklık değişiklikleri, onların toplu ölümlerine yol açmaktadır. Sıcaklığın önemi, organizmaların tüm yaşam aktivitesini etkileyen hücrelerdeki fizikokimyasal süreçlerin hızını değiştirmesinde yatmaktadır.

Sıcaklık değişimlerine adaptasyon nasıl gerçekleşir?

Cildin ana soğuk ve ısı reseptörleri vücudun termoregülasyonunu sağlar. Farklı sıcaklık etkileri altında, merkezi sinir sistemine giden sinyaller, tek tek reseptörlerden değil, boyutları değişken olan ve vücut sıcaklığına ve çevreye bağlı olan, reseptör alanları adı verilen derinin tüm alanlarından gelir.

Vücut sıcaklığı az ya da çok tüm vücudu (tüm organları ve sistemleri) etkiler. Dış ortamın sıcaklığı ile vücut sıcaklığı arasındaki ilişki, termoregülasyon sisteminin aktivitesinin doğasını belirler.

Ortam sıcaklığı avantajlı bir şekilde vücut sıcaklığından daha düşüktür. Sonuç olarak, vücut yüzeyinden ve solunum yolu yoluyla çevredeki boşluğa salınması nedeniyle çevre ile insan vücudu arasında sürekli ısı alışverişi olur. Bu işleme genellikle ısı transferi denir. Oksidatif süreçlerin bir sonucu olarak insan vücudunda ısı oluşumuna ısı üretimi denir. Dinlenme halinde ve normal sağlık durumunda, üretilen ısı miktarı, ısı transferi miktarına eşittir. Sıcak veya soğuk iklimlerde, vücudun fiziksel aktivitesi sırasında, hastalık, stres vb. Isı üretimi ve ısı transferi seviyesi değişebilir.

Düşük sıcaklıklara adaptasyon nasıl gerçekleşir?

İnsan vücudunun soğuğa uyum sağladığı koşullar farklı olabilir (örneğin ısıtılmayan odalarda, soğutma ünitelerinde, kışın açık havada çalışmak). Üstelik soğuğun etkisi sabit değil, insan vücudu için normal sıcaklık rejimiyle değişiyor. Bu tür koşullarda adaptasyon açıkça ifade edilmemiştir. İlk günlerde düşük sıcaklıklara tepki olarak ısı üretimi ekonomik olmayan bir şekilde artar; ısı transferi henüz yeterince sınırlı değildir. Adaptasyondan sonra ısı üretim süreçleri daha yoğun hale gelir ve ısı transferi azalır.

Aksi takdirde, bir kişinin yalnızca düşük sıcaklıklardan değil, aynı zamanda bu enlemlerin aydınlatma rejiminden ve güneş radyasyonu seviyesinden de etkilendiği kuzey enlemlerindeki yaşam koşullarına adaptasyon meydana gelir.

Soğuma sırasında insan vücudunda neler olur?

Soğuk reseptörlerinin tahrişi nedeniyle, ısı korumasını düzenleyen refleks reaksiyonları değişir: Derideki kan damarları daralır, bu da vücudun ısı transferini üçte bir oranında azaltır. Isı üretimi ve ısı transferi süreçlerinin dengeli olması önemlidir. Isı transferinin ısı üretimine üstünlüğü, vücut sıcaklığının düşmesine ve vücut fonksiyonlarının bozulmasına yol açar. 35°C vücut ısısında zihinsel bozukluklar gözlenir. Sıcaklığın daha da düşmesi kan dolaşımını ve metabolizmayı yavaşlatır ve 25°C'nin altındaki sıcaklıklarda solunum durur.

Enerji süreçlerinin yoğunlaşmasındaki faktörlerden biri lipit metabolizmasıdır. Örneğin düşük hava sıcaklıklarında metabolizması yavaşlayan kutup kaşifleri, enerji maliyetlerini telafi etme ihtiyacını dikkate alıyor. Diyetleri yüksek enerji değeri (kalori içeriği) ile karakterize edilir. Kuzey bölgelerinin sakinleri daha yoğun bir metabolizmaya sahiptir. Diyetlerinin büyük kısmı protein ve yağlardan oluşur. Bu nedenle kanlarındaki yağ asitlerinin içeriği artar, şeker seviyesi ise bir miktar azalır.

Kuzey'in nemli, soğuk iklimine ve oksijen eksikliğine uyum sağlayan insanlarda aynı zamanda artan gaz alışverişi, kan serumunda yüksek kolesterol seviyeleri ve iskelet kemiklerinin mineralizasyonu ve daha kalın bir deri altı yağ tabakası (ısı yalıtkanı görevi görür) vardır.

Ancak tüm insanlar eşit derecede uyum sağlama yeteneğine sahip değildir. Özellikle Kuzey'deki bazı insanlarda koruyucu mekanizmalar ve vücudun uyarlanabilir yeniden yapılandırılması, uyumsuzluğa - "kutup hastalığı" adı verilen bir dizi patolojik değişikliğe - neden olabilir. İnsanın Uzak Kuzey koşullarına uyumunu sağlayan en önemli faktörlerden biri, vücudun çeşitli enfeksiyon türlerine karşı direncini artıran askorbik asit (C vitamini) ihtiyacıdır.

Yüksek sıcaklıklara adaptasyon.

Tropikal koşulların insan vücudu üzerinde zararlı etkileri olabilir. Olumsuz etkiler, ultraviyole radyasyon, aşırı sıcaklık, ani sıcaklık değişiklikleri ve tropik fırtınalar gibi sert çevresel faktörlerden kaynaklanabilir. Hava koşullarına duyarlı kişilerde tropik ortamlara maruz kalma, koroner kalp hastalığı, astım krizleri ve böbrek taşları dahil olmak üzere akut hastalık riskini artırır. Olumsuz etkiler, örneğin hava yoluyla seyahat ederken iklimdeki ani değişiklikler nedeniyle daha da kötüleşebilir.

Yüksek sıcaklık, yapay ve doğal koşullarda insan vücudunu etkileyebilir. İlk durumda, yüksek sıcaklıklara sahip odalarda çalışmayı ve rahat bir sıcaklık koşullarında kalmayı kastediyoruz.

Ortamın yüksek sıcaklığı, darbeleri ısı transferini arttırmayı amaçlayan refleks reaksiyonları içeren termal alıcıları harekete geçirir. Aynı zamanda cildin kan damarları genişler, kanın damarlar içindeki hareketi hızlanır ve çevre dokuların ısı iletkenliği 5-6 kat artar. Bu, termal dengeyi korumak için yeterli değilse, cilt sıcaklığı yükselir ve refleks terleme başlar - ısı transferinin en etkili yolu (ellerin, yüzün, koltuk altlarının derisindeki en fazla ter bezi sayısı). Güney'in yerli sakinleri, Kuzey'in sakinlerinden daha az ortalama vücut ağırlığına sahiptir ve deri altı yağları çok gelişmemiştir. Morfolojik ve fizyolojik özellikler özellikle yüksek sıcaklık ve nem eksikliği koşullarında (çöllerde ve yarı çöllerde, bunlara bitişik alanlarda) yaşayan popülasyonlarda belirgindir. Örneğin, Orta Afrika, Güney Hindistan ve sıcak, kuru iklime sahip diğer bölgelerin yerlileri uzun, ince uzuvlara ve düşük vücut ağırlığına sahiptir.

Kişinin sıcak iklimde kaldığı süre boyunca yoğun terleme, vücuttaki su miktarının azalmasına yol açar. Su kaybını telafi etmek için tüketiminizi artırmanız gerekir. Yerel nüfus, ılıman bölgeden gelen insanlara göre bu koşullara daha fazla uyum sağlıyor. Aborijinlerin yüksek enerji potansiyeline sahip olmaları ve susuzluğu artırmaları nedeniyle protein ve yağların yanı sıra suya da günlük iki ila üç kat daha az ihtiyaçları vardır. Yoğun terleme sonucu kan plazmasındaki askorbik asit ve diğer suda çözünen vitaminlerin içeriği azaldığından, yerel halkın diyetlerinde vücudun dayanıklılığını artıran karbonhidratlar ve ağır performans göstermelerini sağlayan vitaminler hakimdir. uzun süre fiziksel çalışma.

Sıcaklık algısını hangi faktörler belirler?

Rüzgar sıcaklık hissini en hassas şekilde artırır. Kuvvetli rüzgarlarla soğuk günler daha da soğuk, sıcak günler ise daha da sıcak görünür. Nem ayrıca vücudun sıcaklık algısını da etkiler. Yüksek nemde hava sıcaklığı gerçekte olduğundan daha düşük görünür ve düşük nemde bunun tersi doğrudur.

Sıcaklık algısı bireyseldir. Bazı insanlar soğuk ve soğuk kışları sever, bazıları ise sıcak ve kurak kışları sever. Bu, kişinin fizyolojik ve psikolojik özelliklerine olduğu kadar çocukluğunu geçirdiği iklimin duygusal algısına da bağlıdır.

Doğal ve iklim koşulları ve sağlık

İnsan sağlığı büyük ölçüde hava koşullarına bağlıdır. Örneğin, kış aylarında insanlar daha çok soğuk algınlığı, akciğer hastalıkları, grip ve boğaz ağrısından muzdariptir.

Hava koşullarıyla ilişkili hastalıklar öncelikle aşırı ısınma ve hipotermiyi içerir. Yaz aylarında sıcak ve rüzgarsız havalarda aşırı ısınma ve sıcak çarpması meydana gelir. Grip, soğuk algınlığı, üst solunum yolu nezlesi kural olarak yılın sonbahar-kış döneminde meydana gelir. Bazı fiziksel faktörlerin (atmosfer basıncı, nem, hava hareketleri, oksijen konsantrasyonu, Dünya'nın manyetik alanının bozulma derecesi, atmosferik kirlilik düzeyi) yalnızca insan vücudu üzerinde doğrudan etkisi yoktur. Ayrı ayrı veya kombinasyon halinde, mevcut hastalıkların seyrini ağırlaştırabilir ve bulaşıcı hastalıkların patojenlerinin çoğalması için belirli koşullar hazırlayabilirler. Bu nedenle, soğuk mevsimde aşırı hava değişkenliği nedeniyle kardiyovasküler hastalıklar kötüleşir - hipertansiyon, anjina pektoris, miyokard enfarktüsü. Bağırsak enfeksiyonları (tifo, dizanteri) sıcak mevsimde insanları etkiler. Bir yaşın altındaki çocuklarda en fazla pnömoni sayısı Ocak - Nisan aylarında kaydedilmektedir.

Sinir otonom sistemi bozuklukları veya kronik hastalıkları olan kişilerin değişen hava şartlarına uyum sağlaması zordur. Bazı hastalar hava değişikliklerine karşı o kadar hassastır ki, bir tür biyolojik barometre görevi görerek hava durumunu birkaç kez önceden doğru bir şekilde tahmin edebilirler. Rusya Federasyonu Tıp Bilimleri Akademisi Sibirya Şubesi tarafından yürütülen araştırma, kardiyovasküler hastalıklardan muzdarip olanların %60-65'inin, özellikle ilkbahar ve sonbaharda hava faktörlerindeki dalgalanmalara, atmosfer basıncında, hava koşullarında önemli dalgalanmalara karşı duyarlı olduğunu gösterdi. sıcaklık ve Dünyanın jeomanyetik alanındaki değişiklikler. Hava cepheleri istila ettiğinde, hava koşullarında zıt değişikliklere neden olur, hipertansiyon krizleri daha sık görülür, serebral aterosklerozlu hastaların durumu kötüleşir ve kardiyovasküler kazalar artar.

Kentleşme ve sanayileşme çağında insanlar yaşamlarının büyük bir kısmını kapalı mekanlarda geçirmektedir. Vücut dış iklim faktörlerinden ne kadar uzun süre izole edilirse ve iç mekandaki konforlu veya rahatsız edici mikro iklim koşullarındaysa, termoregülasyon süreçlerinin zayıflaması da dahil olmak üzere sürekli değişen hava parametrelerine karşı adaptif reaksiyonları o kadar azalır. Sonuç olarak, insan vücudu ile dış çevre arasındaki dinamik denge bozulur, kardiyovasküler patolojisi olan kişilerde krizler, miyokard enfarktüsü, beyin felçleri gibi komplikasyonlar ortaya çıkar. Bu nedenle kalp-damar kazalarını önleme yöntemi olarak modern tıbbi hava tahminlerinin düzenlenmesi gerekmektedir.

Belli bir yaşa ulaşmış, başka bir stres yaşamış veya bir hastalıktan kurtulmuş olan hemen hemen her insan, birdenbire durumunun ve ruh halinin değişen çevresel faktörlere bağımlılığını hissetmeye başlar. Bu durumda genellikle havanın sağlığı etkilediği sonucuna varılır. Aynı zamanda, sağlıkları olağanüstü olan ve güçlerine ve yeteneklerine büyük güven duyan diğer insanlar, atmosferik basınç, jeomanyetik bozukluklar ve güneş sistemindeki yerçekimi anormallikleri gibi kendi bakış açılarına göre bu kadar önemsiz faktörlerin bir kişiyi nasıl etkileyebileceğini hayal edemezler. . Dahası, jeofizik faktörlerin insanlar üzerindeki etkisinin muhalifleri arasında genellikle fizikçiler ve jeofizikçiler yer alıyor.

Şüphecilerin ana argümanları, Dünya'nın elektromanyetik alanının enerjik önemine ilişkin oldukça tartışmalı fiziksel hesaplamaların yanı sıra, Güneş'in ve güneş sistemindeki gezegenlerin yerçekimi kuvvetlerinin etkisi altında yerçekimi alanındaki değişikliklerdir. Şehirlerde endüstriyel elektromanyetik alanların kat kat daha güçlü olduğu, virgülden sonra sekiz sıfırlı bir rakam olan yer çekimi alanındaki değişimin değerinin herhangi bir fiziksel anlamı olmadığı söyleniyor. Örneğin jeofizikçiler güneş, jeofizik ve hava faktörlerinin insan sağlığı üzerindeki etkisi konusunda böyle alternatif bir bakış açısına sahiptir.

Küresel sağlığa tehdit olarak iklim değişikliği

Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli raporu, küresel iklimin insan sağlığı üzerindeki etkisini gösteren çok sayıda kanıtın bulunduğunu doğruladı. İklim değişkenliği ve değişikliği, sıcak hava dalgaları, sel ve kuraklık gibi doğal afetlerden kaynaklanan ölümlere ve hastalıklara yol açmaktadır. Ayrıca birçok ciddi hastalık, sıcaklık ve yağış düzenindeki değişikliklere karşı son derece hassastır. Bu hastalıklar arasında sıtma ve dang humması gibi vektör kaynaklı hastalıkların yanı sıra diğer önde gelen ölüm nedenleri olan yetersiz beslenme ve ishal de yer alıyor. İklim değişikliği aynı zamanda küresel hastalık yükünün artmasına da katkıda bulunuyor ve bu eğilimin gelecekte daha da kötüleşmesi bekleniyor.

İklim değişikliğinin insan sağlığı üzerindeki etkisi dünya çapında aynı değildir. Gelişmekte olan ülkelerdeki, özellikle küçük ada devletlerindeki, kurak ve yüksek rakımlı bölgelerdeki ve yoğun nüfuslu kıyı bölgelerindeki popülasyonların özellikle savunmasız olduğu düşünülmektedir.

Neyse ki, mevcut sağlık programları ve müdahalelerle bu sağlık tehlikelerinin birçoğundan kaçınılabilir. Sağlık sistemlerinin temel unsurlarını güçlendirmeye ve sağlıklı kalkınma yollarını teşvik etmeye yönelik ortak eylemler, şu anda halk sağlığını iyileştirebilir ve aynı zamanda gelecekte iklim değişikliğine karşı hassasiyeti de azaltabilir.

Sonuçlar

Dünya biyosferinin ayrılmaz bir bileşeni olan insan, dış süreçlerin gidişatına derinden bağlı olan, kendisini çevreleyen dünyanın bir parçacığıdır. Ve bu nedenle, yalnızca vücudun iç süreçlerinin dış çevrenin, doğanın ve mekanın ritimleriyle uyumu, insan vücudunun istikrarlı işleyişi için sağlam bir temel, yani sağlığının ve refahının temeli olabilir. yapı.

Bugün vücudumuza çok sayıda aşırı faktöre dayanma yeteneği veren şeyin doğal süreçler olduğu açıkça ortaya çıktı. Ve eğer ritimleri biyosfere ve kozmik dalgalanmalara uymuyorsa ve özellikle de bir kişinin yaşam aktivitesini, biyolojik saatini yapay sosyal ritimlere tabi kılmak için uzun vadeli büyük bir girişimde bulunulduğunda, insanın sosyal aktivitesi de aynı derecede güçlü bir stres unsuru haline gelir.

İklim ve hava koşullarındaki değişiklikler, farklı insanların refahı üzerinde aynı etkiye sahip değildir. Sağlıklı bir insanda iklim veya hava koşullarında bir değişiklik olduğunda vücuttaki fizyolojik süreçler, değişen çevre koşullarına zamanında uyum sağlar. Sonuç olarak, koruyucu reaksiyon artar ve sağlıklı insanlar pratikte havanın olumsuz etkisini hissetmezler. Hasta bir kişide adaptif reaksiyonlar zayıflar, dolayısıyla vücut hızla adapte olma yeteneğini kaybeder. Doğal ve iklim koşullarının insan refahı üzerindeki etkisi aynı zamanda yaş ve vücudun bireysel duyarlılığı ile de ilişkilidir.

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek kolaydır. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

Yayınlandığı tarih http: www. en iyiler. ru/

Sıcaklık ölçekleri

Dünyada en popüler ve yaygın olarak kullanılan sıcaklık ölçekleri Celsius ve Fahrenheit ölçekleridir.

Mevcut ölçeklere sırasıyla bakalım ve bunları kullanım kolaylığı ve pratik kullanışlılık açısından karşılaştırmaya çalışalım. En ünlü beş ölçek vardır:

1. Fahrenhayt Alman bilim adamı Fahrenheit tarafından icat edildi. 1709'un soğuk kış günlerinden birinde, bilim adamının termometresindeki cıva çok düşük bir sıcaklığa düştü ve yeni ölçekte bu sıcaklığı sıfır olarak almayı önerdi. Bir diğer referans noktası ise insan vücudunun sıcaklığıydı. Onun ölçeğine göre suyun donma noktası +32°, kaynama noktası ise +212° idi. Fahrenheit ölçeği özellikle düşünülmüş veya kullanışlı değildir. Daha önce İngilizce konuşulan ülkelerde yaygın olarak kullanılıyordu, ancak şu anda neredeyse yalnızca ABD'de kullanılıyor.

2. Reaumur ölçeğine göre Fransız bilim adamı René de Reaumur'un 1731'de icat ettiği bu sistemin alt referans noktası suyun donma noktasıdır. Ölçek, ısıtıldığında genleşen alkolün kullanımına dayanmaktadır; sıfırda hazne ve tüpteki alkol hacminin binde biri kadar bir derece alınmıştır. Bu terazi artık kullanım dışıdır.

3. santigrat(İsveçli Anders Celsius tarafından 1742'de önerilmiştir) buz ve su karışımının sıcaklığı (buzun eridiği sıcaklık) sıfır olarak alınır, diğer temel nokta ise suyun kaynadığı sıcaklıktır. Aralarındaki aralığın 100 parçaya bölünmesine karar verildi ve ölçü birimi olarak bir parça santigrat derece olarak alındı. Bu ölçek, Fahrenheit ölçeği ve Reaumur ölçeğinden daha rasyoneldir ve artık her yerde kullanılmaktadır.

4. Kelvin ölçeği 1848'de Lord Kelvin (İngiliz bilim adamı W. Thomson) tarafından icat edildi. Üzerindeki sıfır noktası, bir maddenin moleküllerinin hareketinin durduğu mümkün olan en düşük sıcaklığa karşılık geliyordu. Bu değer teorik olarak gazların özellikleri incelenirken hesaplandı. Santigrat ölçeğinde bu değer yaklaşık -273°C'ye karşılık gelir, yani. sıfır Santigrat 273 K'ye eşittir. Yeni ölçeğin ölçüm birimi bir kelvindi (başlangıçta "Kelvin derecesi" olarak adlandırılıyordu).

5. Rankin ölçeği(adını İskoç fizikçi W. Rankin'den almıştır) Kelvin ölçeğiyle aynı prensibe sahiptir ve boyutu Fahrenheit ölçeğiyle aynıdır. Bu sistem pratikte yaygın değildi.

VEsıcaklık ölçümü

1597'de Galileo Galilei termoskopu yarattı. Termoskop, suya indirilmiş lehimli bir cam tüpe sahip küçük bir cam toptu. Top soğuduğunda tüpteki su yükseldi. Havaların ısınmasıyla tüplerdeki su seviyesi düştü. Cihazın dezavantajı, ölçeğin olmaması ve okumaların atmosferik basınca bağımlı olmasıydı.

Daha sonra Floransalı bilim adamları Galileo'nun termoskopunu bir miktar boncuk ekleyerek ve balondaki havayı dışarı pompalayarak geliştirdiler. 1700 yılında hava termoskopu bilim adamı Torricelli tarafından dönüştürüldü. Cihaz ters çevrildi, su dolu kap çıkarıldı ve tüpün içine alkol döküldü. Cihazın çalışması, ısıtıldığında alkolün genleşmesine dayanıyordu - artık okumalar atmosferik basınca bağlı değildi. Bu ilk sıvı termometrelerden biriydi. Torricelli'nin termometresinin ölçeği yoktu.

1714 yılında Hollandalı bilim adamı Fahrenheit cıvalı bir termometre yaptı. Buz ve sofra tuzu karışımına bir termometre yerleştirdi ve cıva sütununun yüksekliğini 0 derece olarak işaretledi. Fahrenheit'teki bir sonraki nokta insan vücudunun sıcaklığıydı - 96 derece. Mucidin kendisi ikinci noktayı "sağlıklı bir İngiliz'in koltuk altı sıcaklığı" olarak tanımladı.

1730'da Fransız fizikçi R. Reaumur, buz (0 °R) ve kaynar su (80 °R) için sabit erime noktalarına sahip bir alkol termometresi önerdi. Aynı sıralarda İsveçli gökbilimci Anders Celsius, suyun kaynama noktasının 0 derece, buzun erime noktasının ise 100 derece olduğu kendi ölçeğine sahip bir Fahrenheit cıva termometresi kullandı.

Sıcaklık sadece teknolojik sürecin akışını değil aynı zamanda maddenin özelliklerini de belirleyen önemli bir parametredir. SI birim sistemindeki sıcaklığı ölçmek için sıcaklık birimi Kelvin (K) olan sıcaklık ölçeği benimsenir. Bu ölçeğin başlangıç noktası mutlak sıfırdır (0 K). Proses ölçümleri için genellikle sıcaklık birimi Celsius (°C) olan bir sıcaklık ölçeği kullanılır.

Sıcaklığı ölçmek için, sıcaklığı bir ara sinyale dönüştürme yönteminde farklılık gösteren çeşitli birincil dönüştürücüler kullanılır. Endüstride aşağıdaki birincil dönüştürücüler en yaygın olarak kullanılmaktadır: genleşme termometreleri, manometrik termometreler, direnç termometreleri, termokupllar (termoelektrik pirometreler) ve radyasyon pirometreleri. Radyasyon pirometreleri hariç hepsi çalışma sırasında ölçülen ortamla temas halindedir.

Allbest.ru'da yayınlandı

...

Benzer belgeler

Sıcaklık, bir maddenin termal durumunu karakterize eden bir parametredir. Sıcaklık terazileri, sıcaklığı ölçen aletler ve bunların ana çeşitleri. Sabit basınçta ısı girişi olan bir pistonlu içten yanmalı motorun termodinamik çevrimi.

test, 25.03.2012 eklendi

Temel sıcaklık ölçüm ölçekleri. Dünya şartlarında maksimum ve minimum değerler. İnsan ortamının sıcaklığı. Dünyadaki sıcaklık faktörü. Soğuk ve sıcak koşullar altında vücudun farklı bölgelerindeki sıcaklık dağılımı.

rapor, 18.03.2014 eklendi

Sıcaklık ölçüm cihazları. Termoelektrik dönüştürücülerin özellikleri. Spektral oranlı pirometrelerin çalışma prensibi. Aşırı ve mutlak basıncı ölçmek için aletler. Sıvı çeşitleri, deformasyon ve elektrikli basınç göstergeleri.

öğretici, 18.05.2014 eklendi

Çeşitli tarihsel dönemlerde ölçü ve ölçüm ekipmanları sisteminin durumu. Çeşitli yöntem ve araçlar kullanılarak sıcaklık, basınç ve sıvı akışının ölçülmesi. Bir maddenin bileşimini, bağıl nemini ve özelliklerini ölçmeye yönelik aletler.

kurs çalışması, eklendi 01/11/2011

Termoelektrik etki kavramı; teknik termokupllar, çeşitleri. TEC'in özellikleri ve tasarımı, tasarımı, amacı, çalışma koşulları, dezavantajları. Sıcaklık ölçümü, termoEMF'nin nominal değerden izin verilen sapmalarının sınırları.

test, 30.01.2013 eklendi

Bir cismin termal durumunu veya “ısıtmasının” ölçüsünü karakterize eden bir miktarın özelliği. Brown hareketinin nedeni. Modern termometrelerin atası, çeşitleri. Sıcaklık ölçü birimleri, ölçek çeşitleri. Termoskop yapmayı deneyin.

sunum, 01/14/2014 eklendi

Sıcaklık alanları teorisi: sıcaklığın uzay-zamansal dağılımları ve çözeltilerin konsantrasyonu. Hidroklorik asit ile iskeletin karbonat bileşeni arasındaki fizikokimyasal etkileşim sürecinin modeli. Sıcaklık ve yoğunluk alanlarını hesaplama yöntemleri.

Ardışık yaklaşımlar yöntemiyle doğrusal ısı akışının belirlenmesi. Su tarafındaki duvar sıcaklığının ve katmanlar arasındaki sıcaklığın belirlenmesi. Isı transferi sırasında sıcaklık değişimlerinin grafiği. Gazlar ve su için Reynolds ve Nucelt sayıları.

test, 18.03.2013 eklendi

Lüminesans, temaslı ve temassız yöntemler kullanılarak sıcaklık ölçüm teknolojilerinin geliştirilmesi ve iyileştirilmesi. Uluslararası sıcaklık ölçeği. Alkol, cıva, manometrik ve termoelektrik termometrelerin oluşturulması.

ders çalışması, eklendi 06/07/2014

Sıcaklık ve sıcaklık ölçekleri hakkında temel bilgiler, ölçüm yapabilme becerisi. Termometrelerin pratikte kullanımı ve ilgili sıcaklık aralıklarının devlet standartlarında yer alan ölçüm cihazları için gereksinimler.

Eski bilim adamlarının mirasının çevirileri sayesinde termometrenin icadının tarihi iyi korunmuştur.

Yunan bilim adamı ve hekim Galen'in sıcaklığı ölçmeye yönelik ilk girişimi MS 170 yılında yaptığı anlatılıyor. Kaynar su ve buzun standart sıcaklığını belgeledi.

Isı sayaçları

Sıcaklık ölçümü kavramı oldukça yenidir. Esasen ölçeği olmayan bir ısı ölçer olan termoskop, modern termometrenin öncüsüydü. 1593'te termoskop üzerinde çalışan birçok mucit vardı, ancak en ünlüsü termoskopu geliştiren (ancak icat etmeyen) İtalyan mucit Galileo Galilei'dir.

Bir termoskop, ısıdaki farklılıkları gösterebilir ve gözlemcilerin bir şeyin daha mı ısındığını yoksa daha mı soğuduğunu bilmesini sağlar. Ancak termoskop derece cinsinden doğru bir sıcaklık sağlayamaz. 1612 yılında İtalyan mucit Santorio termoskopa kendi sayısal ölçeğini ekledi ve bu ölçek bir kişinin sıcaklığını ölçmek için kullanıldı. Ancak hâlâ standartlaştırılmış ölçek ve hassasiyet eksikliği vardı.

Termometrenin icadı, Danimarkalı gökbilimci Olaf Christensen Römer ile birlikte alkole dayalı ve alkol kullanan bir ölçüm cihazı geliştiren Alman fizikçi Gabriel Fahrenheit'e aittir.

1724 yılında, ısıdaki değişiklikleri doğru biçimde kaydetmek için kullanılan ve kendi adını taşıyan Fahrenheit adlı standart sıcaklık ölçeğini tanıttılar. Ölçeği suyun donma ve kaynama noktaları arasında 180 dereceye bölünmüştür. Su için 32°F donma noktası ve su için 212°F kaynama noktası (0°F), eşit su, buz ve tuz karışımının ısısına dayanıyordu. Ayrıca bu sembolik sistemde insan vücudunun sıcaklığı esas alınmaktadır. Başlangıçta insan vücudunun normal sıcaklığı 100°F idi, ancak daha sonra 98,6°F'ye ayarlandı. 0°F'ye ayarlamak için eşit miktarda su, buz ve amonyum klorür karışımı kullanıldı.

Fahrenheit, 1709'da daha doğru olduğu kanıtlanan bir cıva analogunun keşfinden önce alkol bazlı bir termometreyi gösterdi.

1714 yılında Fahrenheit, daha doğru ölçümler sağlayan cıva termometresi olan ilk modern termometreyi geliştirdi. Isının fiziksel değeri arttıkça veya azaldıkça cıvanın genişlediği veya daraldığı bilinmektedir. Bu, standart ölçeğe sahip ilk modern cıva termometresi olarak düşünülebilir.

Termometrenin icadının tarihi, Alman fizikçi Gabriel Fahrenheit'in 1709'da alkol termometresini ve 1714'te cıva termometresini icat ettiğini belirtiyor.

Sıcaklık ölçeği türleri

Modern dünyada belirli türde sıcaklık ölçekleri kullanılmaktadır.:

1. Fahrenheit ölçeği günümüzde kullanılan üç ana sıcaklık sembolü sisteminden biridir; diğer ikisi Celsius ve Kelvin'dir. Fahrenheit, Amerika Birleşik Devletleri'nde sıcaklığı ölçmek için kullanılan standarttır, ancak dünyanın geri kalanının çoğu Celsius'u kullanır.

2. Fahrenheit'ın keşfinden kısa bir süre sonra İsveçli gökbilimci Anders Celsius, Celsius olarak anılan ölçeğini duyurdu. Kaynama noktası ve donma noktası olmak üzere 100 dereceye bölünmüştür. Celsius'un suyun kaynama noktası olarak 0 ve donma noktası olarak 100 olarak belirlediği orijinal ölçek, ölçeğin icadından kısa bir süre sonra değiştirilerek şu şekilde değiştirildi: 0°C – donma noktası, 100°C – kaynama noktası.

Celsius terimi, 1948 yılında Uluslararası Ağırlık ve Ölçüler Konferansı tarafından kabul edilmiş olup, terazi, Amerika Birleşik Devletleri dışında dünyanın birçok ülkesinde olduğu gibi bilimsel uygulamalar için de tercih edilen sıcaklık sensörüdür.

3. Bir sonraki ölçek, İskoçyalı Lord Kelvin tarafından 1848'de kendi ölçeriyle icat edildi; şimdi Kelvin ölçeği olarak biliniyor. Tüm maddelerin termal enerjiye sahip olmadığı mutlak teorik ısıtma fikrine dayanıyordu. Kelvin ölçeğinde negatif sayılar yoktur; 0 K, doğada mümkün olan en düşük sıcaklıktır.

Mutlak sıfır Kelvin, eksi 273,15 °C ve eksi 459,67 F anlamına gelir. Kelvin ölçeği bilimsel uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Kelvin ölçeğindeki birimler, Kelvin ölçeğinin en fazla ayarlaması dışında Celsius ölçeğindeki birimlerle aynı boyuttadır.

Sıcaklık türleri için dönüşüm faktörleri

Fahrenhayt'tan Santigrat'a: 32'yi çıkarın, ardından 5 ile çarpın, ardından 9'a bölün;

Celsius'tan Fahrenheit'a: 9 ile çarpın, 5'e bölün, ardından 32 ekleyin;

Fahrenheit'ten Kelvin'e: 32'yi çıkarın, 5 ile çarpın, 9'a bölün, ardından 273,15 ekleyin;

Kelvin'den Fahrenheit'e: 273,15'i çıkarın, 1,8 ile çarpın, ardından 32 ekleyin;

Kelvin'den Santigrat'a: 273 ekleyin;

Celsius'tan Kelvin'e: 273'ü çıkarın.

Termometreler ısıtıldığında veya soğutulduğunda bir şekilde değişen malzemeler kullanır. En yaygın olanları, sıvının ısıtıldığında genleştiği ve soğutulduğunda büzüldüğü cıva veya alkoldür, dolayısıyla sıvı kolonunun uzunluğu ısıtmaya bağlı olarak daha uzun veya daha kısa olur. Modern termometreler Fahrenheit (ABD'de kullanılır), Celsius (dünya çapında) ve Kelvin (çoğunlukla bilim adamları tarafından kullanılır) gibi sıcaklıklara göre kalibre edilir.

Bu makaledeki materyal sıcaklık gibi önemli bir kavram hakkında fikir vermektedir. Bir tanım verelim, sıcaklık değişimi ilkesini ve sıcaklık ölçekleri oluşturma şemasını ele alalım.

Sıcaklık nedir

Tanım 1

Sıcaklık makroskopik bir cisimler sisteminin termodinamik denge durumunu tanımlayan skaler bir fiziksel niceliktir.

Sıcaklık kavramı aynı zamanda bir cismin ısınma derecesini belirleyen fiziksel bir nicelik olarak da kullanılmaktadır ancak yalnızca böyle bir yorum, terimin anlamını anlamak için yeterli değildir. Tüm fiziksel kavramlar belirli temel yasalarla ilişkilidir ve ancak bu yasalara uygun olarak anlamlandırılır. Bu durumda sıcaklık terimi, termal denge kavramıyla ve makroskobik tersinmezlik yasasıyla ilişkilendirilir.

Sistemi oluşturan cisimlerin termodinamik denge olgusu, bu cisimlerin aynı sıcaklıktaki varlığını gösterir. Sıcaklık, doğrudan ölçülebilen cisimlerin bu tür fiziksel özelliklerinin sıcaklığa bağımlılığı temel alınarak yalnızca dolaylı olarak ölçülebilir.

Tanım 2

Sıcaklık değerini elde etmek için kullanılan madde veya cisimlere denir. termometrik.

Diyelim ki termal olarak yalıtılmış iki gövde termal temasa getirildi. Bir vücut diğerine enerji akışını aktaracak: ısı transferi süreci başlayacak. Bu durumda, ısı veren cisim, ısı akışını "alan" cisimden buna uygun olarak daha yüksek bir sıcaklığa sahiptir. Bir süre sonra ısı transfer sürecinin duracağı ve termal dengenin oluşacağı açıktır: cisimlerin sıcaklıklarının birbirine göre eşitlendiği, değerlerinin başlangıç sıcaklık değerleri arasında bir yerde olacağı varsayılmaktadır. . Bu nedenle sıcaklık, termal dengenin bir göstergesi olarak hizmet eder. Gereksinimleri karşılayan herhangi bir t değerinin:

t 1 > t 2 , birinci gövdeden ikinciye ısı transferi gerçekleştiğinde;
t 1 " = t 2 " = t , t 1 > t > t 2 , ısıl denge kurulduğunda sıcaklık olarak alınabilir.

Ayrıca cisimlerin termal dengesinin geçişlilik yasasına tabi olduğunu da not ediyoruz.

Tanım 3

Geçişlilik yasası: İki cisim üçüncüsü ile dengede olduğunda, birbirleriyle termal dengede olurlar.

Bu sıcaklık tanımının önemli bir özelliği belirsizliğidir. Belirlenen gereksinimleri karşılamak için farklı değerler seçerek (sıcaklığın ölçülme şeklini etkileyecektir), farklı sıcaklık ölçekleri elde etmek mümkündür.

Tanım 4

Sıcaklık ölçeği sıcaklık aralığını parçalara bölme yöntemidir.

Bir örneğe bakalım.

Örnek 1

Sıcaklığı ölçmek için iyi bilinen bir cihaz bir termometredir. Dikkate almak için çeşitli cihazların termometrelerini alalım. Birincisi, termometrenin kılcal kısmındaki bir cıva sütunu ile temsil edilir ve buradaki sıcaklık değeri, yukarıda belirtilen 1 ve 2 koşullarını karşılayan bu sütunun uzunluğuna göre belirlenir.

Ve sıcaklığı ölçmenin bir yolu daha: bir termokupl kullanmak - galvanometreli bir elektrik devresi ve farklı metallerden oluşan iki bağlantı noktası (Şekil 1 ).

Şekil 1

Bir kavşak sıcaklığı sabit olan bir ortamda (örneğimizde bu eriyen buzdur), diğeri ise sıcaklığının belirlenmesi gereken bir ortamdadır. Burada sıcaklığın bir işareti termokuplun emk'sidir.

Bu sıcaklık ölçme yöntemleri aynı sonuçları vermeyecektir. Ve bir sıcaklıktan diğerine geçiş için, termokuplun emk'sinin cıva kolonunun uzunluğuna bağımlılığını belirleyecek bir kalibrasyon eğrisi oluşturulmalıdır. Bu durumda, bir cıva termometresinin tek biçimli ölçeği, bir termokuplun eşit olmayan ölçeğine dönüştürülür (veya tam tersi). Bir cıva termometresinin ve bir termokuplun tekdüze sıcaklık ölçüm ölçekleri, aynı durumdaki bir cismin farklı sıcaklıklara sahip olacağı tamamen farklı iki sıcaklık ölçeği oluşturur. Tasarım açısından aynı olan ancak farklı "termal gövdelere" (örneğin cıva ve alkol) sahip termometreleri de dikkate almak mümkündür: bu durumda aynı sıcaklık ölçeklerini gözlemlemeyeceğiz. Cıva sütununun uzunluğunun alkol sütununun uzunluğuna karşı grafiği doğrusal olmayacaktır.

Yukarıdakilerden, termal denge yasalarına dayanan sıcaklık kavramının belirsiz olduğu sonucuna varabiliriz. Bu sıcaklık ampiriktir ve ölçüm yöntemine bağlıdır. Ampirik sıcaklık ölçeğinin “sıfır”ı olarak keyfi bir nokta alınır. Ampirik sıcaklığın tanımına göre yalnızca sıcaklık farkı veya değişiminin fiziksel anlamı vardır. Herhangi bir ampirik sıcaklık ölçeği, termometrik özellik ile termodinamik sıcaklık arasındaki ilişkinin doğasını dikkate alan düzeltmeler kullanılarak termodinamik sıcaklık ölçeğine dönüştürülür.

Ölçüm için bir sıcaklık ölçeği oluşturmak amacıyla, iki sayısal sıcaklık değerine iki sabit referans noktası atanır. Bundan sonra referans noktalarına atanan sayısal değerler arasındaki fark, rastgele seçilen gerekli sayıda parçaya bölünerek bir sıcaklık ölçüm birimi elde edilir.

Başlangıç noktası ve ölçüm birimi olarak kullanılan başlangıç değerleri, kimyasal olarak saf maddelerin bir toplanma durumundan diğerine geçiş sıcaklıklarıdır, örneğin buzun erime sıcaklığı t 0 ve suyun kaynama noktası t k normal olarak atmosferik basınç (Pa ≈ 10 5 Pa ) . t 0 ve t k miktarları, farklı sıcaklık ölçüm ölçeklerinde farklı anlamlara sahiptir:

Celsius ölçeğine (santigrat ölçeği) göre: suyun kaynama noktası tk = 100°C, buzun erime noktası t0 = 0°C. Celsius ölçeğinde suyun üçlü noktasının sıcaklığı 0,01°C’dir. 0,06 atm'lik bir basınç.

Tanım 5

Suyun üçlü noktası- suyun bir araya gelmesinin üç durumunun da aynı anda dengede bulunabileceği bir sıcaklık ve basınç: sıvı, katı (buz) ve buhar.

Fahrenheit ölçeğine göre: suyun kaynama noktası tk = 212 °F; buzun erime sıcaklığı t 0 = 32 ° C.

Celsius ve Fahrenheit derece cinsinden ifade edilen sıcaklık farkı aşağıdaki ifadeye göre dengelenir:

t°C 100 = t°F - 32,180 veya t°F = 1,8°C + 32.

Bu ölçekte sıfır, 1: 1: 1 oranında alınan su, amonyak ve tuz karışımının donma noktası olarak tanımlanır.

Kelvin ölçeğine göre: suyun kaynama noktası t k = 373 K; buzun erime sıcaklığı t 0 = 273 K. Burada sıcaklık mutlak sıfırdan (t = 273,15 ° C) ölçülür ve termodinamik veya mutlak sıcaklık olarak adlandırılır. T = 0 K – bu sıcaklık değeri, termal dalgalanmaların mutlak yokluğuna karşılık gelir.

Celsius ölçeğindeki ve Kelvin ölçeğindeki sıcaklık değerleri aşağıdaki ifadeye göre birbiriyle ilişkilidir:

T(K) = t°C + 273,15°C.

Reaumur ölçeğine göre: suyun kaynama noktası tk = 80 ° R; buzun erime sıcaklığı t 0 = 0 ° R. Reaumur'un termometresinde alkol kullanılıyordu; şu anda ölçek neredeyse kullanılmıyor.

Santigrat derece ve Réaumur derece cinsinden ifade edilen sıcaklıklar aşağıdaki şekilde ilişkilidir:

1°C = 0,8°R.

Rankine ölçeğine göre: suyun kaynama noktası t k = 671,67 ° Ra; buzun erime sıcaklığı t0 = 491,67 ° Ra. Ölçeğin başlangıcı mutlak sıfıra karşılık gelir. Rankine ölçeğinde suyun donma ve kaynama noktaları arasındaki referans noktaları arasındaki derece sayısı Fahrenheit ölçeğiyle aynıdır ve 180'e eşittir.

Kelvin ve Rankine sıcaklıkları şu şekilde ilişkilidir:

°R a = °F + 459,67.

Fahrenheit derecesi aşağıdaki formüle göre Rankine derecesine dönüştürülebilir:

°R a = °F + 459,67.

Santigrat ölçeği en çok günlük yaşamda ve teknik cihazlarda uygulanabilir (ölçek birimi Celsius derecedir ve °C olarak gösterilir).

Fizikte, bir molekülün ortalama kinetik enerjisi olarak tanımlandığı için hem uygun hem de derin bir fiziksel anlam taşıyan termodinamik sıcaklığı kullanırlar. Termodinamik sıcaklığın birimi Kelvin derecesidir (1968'e kadar) veya şimdi basitçe Kelvin'dir (K), bu da CI'deki temel birimlerden biridir. Yukarıda bahsedildiği gibi T = 0 K sıcaklığına mutlak sıfır sıcaklığı denir.

Genel olarak modern termometre ideal gaz ölçeğini temel alır: Termometrik değer olarak basınç alınır. Gaz termometresinin ölçeği mutlaktır (T = 0, p = 0). Pratik problemleri çözerken çoğunlukla bu sıcaklık ölçeğini kullanmak gerekir.

Örnek 2

Bir kişi için konforlu oda sıcaklığının +18 ° C ile + 22 ° C aralığında olduğu kabul edilmektedir. Konfor sıcaklık aralığının sınırlarını termodinamik ölçeğe göre hesaplamak gerekir.

Çözüm

T (K) = t ° C + 273,15 ° C oranını temel alalım.

Konfor sıcaklığının alt ve üst limitlerini termodinamik ölçekte hesaplayalım:

T = 18 + 273 ≈ 291 (K) ; T = 22 + 273 ≈ 295 (K) .

Cevap: Termodinamik ölçekte konfor sıcaklık aralığının sınırları 291 K ile 295 K arasındadır.

Örnek 3

Celsius ölçeğinde ve Fahrenheit ölçeğinde termometre okumalarının hangi sıcaklıkta aynı olacağını belirlemek gerekir.

Çözüm

Şekil 2

T ° F = 1,8 t ° C + 32 oranını temel alalım.

Problemin koşullarına göre sıcaklıklar eşitse aşağıdaki ifadeyi formüle etmek mümkündür:

x = 1,8x + 32.

Ortaya çıkan kayıttan x değişkenini tanımlayalım:

x = - 32 0, 8 = - 40°C.

Cevap:- 40 ° C (veya - 40 ° F) sıcaklıkta, Celsius ve Fahrenheit ölçeklerindeki termometre okumaları aynı olacaktır.

Metinde bir hata fark ederseniz, lütfen onu vurgulayın ve Ctrl+Enter tuşlarına basın.

Sıcaklık aynı zamanda bir cismin ısınma derecesini karakterize eden fiziksel bir miktar olarak da adlandırılır ancak bu, sıcaklık kavramının anlamını ve önemini anlamak için yeterli değildir. Bu ifadede yalnızca bir terimin bir başkasıyla değiştirilmesi vardır ve daha anlaşılır bir terim yoktur. Genellikle fiziksel kavramlar bazı temel kanunlarla ilişkilendirilir ve ancak bu kanunlarla bağlantılı olarak anlam kazanır. Sıcaklık kavramı, termal denge kavramıyla ve dolayısıyla makroskobik tersinmezlik yasasıyla ilişkilidir.

Sıcaklık değişimi

Termodinamik denge durumunda sistemi oluşturan tüm cisimler aynı sıcaklığa sahiptir. Sıcaklık, doğrudan ölçülebilen cisimlerin bu tür fiziksel özelliklerinin sıcaklığa bağımlılığı temel alınarak yalnızca dolaylı olarak ölçülebilir. Bunun için kullanılan maddelere (cisimlere) termometrik denir.

İki termal olarak yalıtılmış gövdenin termal temasa getirilmesine izin verin. Bir vücuttan diğerine bir enerji akışı akacak ve ısı transferi süreci gerçekleşecek. Bu durumda ısı veren cismin, ısı akışının aktığı cisimden daha yüksek bir sıcaklığa sahip olduğuna inanılmaktadır. Doğal olarak bir süre sonra enerji akışı durur ve termal denge oluşur. Vücut sıcaklıklarının başlangıç sıcaklık değerleri arasındaki aralıkta bir yerde eşitlendiği ve yerleştiği varsayılmaktadır. Böylece sıcaklığın termal dengenin belirli bir göstergesi olduğu ortaya çıktı. Gereksinimleri karşılayan herhangi bir t değerinin:

$t_1>t_2$, eğer ısı akışı birinci gövdeden ikinciye giderse;
$t"_1=t"_2=t,\ t_1 > t > t_2$, termal denge kurulduğunda sıcaklık olarak alınabilir.

Cisimlerin termal dengesinin geçişlilik yasasına uyduğu varsayılmaktadır: eğer iki cisim üçüncüsü ile dengede ise, o zaman birbirleriyle termal dengededirler.

Yukarıdaki sıcaklık tanımının en önemli özelliği belirsizliğidir. Gereksinimleri farklı şekillerde karşılayan miktarları seçebiliriz (bu, sıcaklığı ölçme yöntemlerimize yansıyacaktır) ve sonuçta farklı sıcaklık ölçekleri elde edebiliriz. Sıcaklık ölçekleri sıcaklık aralıklarını parçalara bölmenin yoludur.

Örnekler verelim. Bildiğiniz gibi sıcaklığı ölçen cihaz bir termometredir. Farklı cihazların iki tip termometresini ele alalım. Birincisinde, termometrenin sıcaklığını ölçtüğümüz vücutla termal dengede olması durumunda vücut sıcaklığının rolü, termometrenin kılcal damarındaki cıva sütununun uzunluğu tarafından oynanır. Cıva kolonunun uzunluğu yukarıda verilen ve sıcaklığa uygulanan 1 ve 2 numaralı koşulları karşılar.

Sıcaklığı ölçmenin başka bir yolu daha var: bir termokupl kullanmak. Termokupl, galvanometre ve farklı metallerden oluşan iki bağlantı noktasına sahip bir elektrik devresidir (Şekil 1). Bir bağlantı noktası sabit bir sıcaklığa sahip bir ortama, örneğin eriyen buzun içine, diğeri ise sıcaklığının belirlenmesi gereken bir ortama yerleştirilir. Bu durumda sıcaklık göstergesinin termokuplun emk'si olduğu kabul edilir. Bu iki sıcaklık ölçme yöntemi aynı sonuçları vermeyecektir. Ve bir sıcaklıktan diğerine geçmek için, termokuplun emk'sinin cıva sütununun uzunluğuna bağımlılığını belirleyen bir kalibrasyon eğrisi oluşturmak gerekir. Daha sonra cıva termometresinin tek biçimli ölçeği, termokuplun eşit olmayan ölçeğine dönüştürülür (veya tam tersi). Cıva termometresinin ve termokuplun tekdüze ölçekleri, aynı durumdaki bir cismin farklı sıcaklıklara sahip olacağı, tamamen farklı iki sıcaklık ölçeği oluşturur. Aynı tasarıma sahip ancak farklı “termal gövdelere” (örneğin cıva ve alkol) sahip termometreler alabilirsiniz. Sıcaklık ölçekleri de eşleşmeyecek. Cıva sütununun uzunluğunun alkol sütununun uzunluğuna karşı grafiği doğrusal olmayacaktır.

Buradan termal denge yasalarına dayanan sıcaklık kavramının benzersiz olmadığı sonucu çıkar. Bu sıcaklığa ampirik denir, sıcaklığı ölçme yöntemine bağlıdır. Ampirik sıcaklık ölçeğinin sıfırı her zaman keyfi olarak ayarlanır. Ampirik sıcaklığın tanımına göre yalnızca sıcaklık farkının yani değişiminin fiziksel bir anlamı vardır. Herhangi bir ampirik sıcaklık ölçeği, termometrik özellik ile termodinamik sıcaklık arasındaki ilişkinin doğasını dikkate alan düzeltmeler getirilerek termodinamik sıcaklık ölçeğine indirgenir.

Sıcaklık ölçekleri

Bir sıcaklık ölçeği oluşturmak için sayısal sıcaklık değerleri iki sabit referans noktasına atanır. Daha sonra, referans noktaları arasındaki sıcaklık farkını rastgele seçilen sayıda parçaya bölerek bir sıcaklık ölçüm birimi elde edin. Kökeni ve birim derecelerini belirlemek için bir sıcaklık ölçeği oluştururken hizmet eden başlangıç değerleri olarak, kimyasal olarak saf maddelerin bir toplanma durumundan diğerine geçiş sıcaklıkları, örneğin buzun erime sıcaklığı $t_0 kullanılır. $ ve normal atmosferik basınçta ($\yaklaşık 10^5Pa) suyun $t_k$ kaynama noktası.$ $t_0\ ve\ t_k$ miktarlarının farklı anlamları vardır:

Santigrat ölçeğinde (santigrat ölçeği): suyun kaynama noktası $t_k=100^0C$, buzun erime noktası $t_0=0^0C$. Celsius ölçeği, suyun üçlü noktasının sıcaklığının 0,06 atm basınçta 0,010C olduğu bir ölçektir. (Suyun üçlü noktası, suyun, buharının ve buzunun aynı anda dengede bulunabileceği belirli bir sıcaklık ve basınçtır.);
Fahrenheit ölçeğinde suyun kaynama noktası $t_k=212^0F;$ $t_0$=3$2^0F$ -- buzun erime noktası;

Santigrat derece ile Fahrenheit cinsinden ifade edilen sıcaklıklar arasındaki ilişki şöyledir:

\[\frac(t^0C)(100)=\frac(t^0F-32)(180)\ \ veya\ t^0F=1.8t^0C+32\ \left(1\right);\ ]

Bu ölçekte sıfır, 1:1:1 oranında su, tuz ve amonyak karışımının donma noktasıyla belirlenir.

Kelvin ölçeğinde: sıcaklık mutlak sıfırdan (t=-273.50C) ölçülür ve termodinamik veya mutlak sıcaklık olarak adlandırılır. T=0K, termal dalgalanmaların tamamen yokluğuna karşılık gelen bir durumdur. Bu ölçekte suyun kaynama noktası $t_k=373K$, buzun erime noktası ise $t_0=273K$'dır. Kelvin sıcaklığı ile Santigrat sıcaklığı arasındaki ilişki:
Reaumur ölçeğine göre suyun kaynama noktası $t_k=80^0R$, buzun erime noktası ise $t_0=0^0R$'dır. Terazi neredeyse kullanım dışıdır. Santigrat derece ile Réaumur derece cinsinden ifade edilen sıcaklıklar arasındaki ilişki:

Reaumur'un termometresinde alkol kullanıldı.

Rankine ölçeğine göre suyun kaynama noktası $t_k=671.67^(0\ )Ra$, buzun erime noktası ise $t_0=(491.67)^0Ra'dır. Ölçek mutlak sıfırdan başlar. Fahrenheit ve Rankine ölçeğinde suyun donma ve kaynama noktaları arasındaki derece sayısı aynı ve 180'e eşittir.

Kelvin ile Rankine derecesi arasındaki ilişki: 1K=1.$8^(0\ )Ra$, Fahrenheit dereceleri aşağıdaki formül kullanılarak Rankine derecesine dönüştürülür:

\[^0Ra=^0F+459.67\left(4\right);\]

Teknolojide ve günlük yaşamda sıcaklıklar Celsius ölçeğinde kullanılır. Bu ölçeğin birimine Santigrat derecesi ($^0C) adı verilir.\ $ Fizikte termodinamik sıcaklığı kullanırlar; bu hem daha uygun hem de ortalama kinetik enerjiyle belirlendiğinden derin bir fiziksel anlam taşır. molekülün. Termodinamik sıcaklık birimi, kelvin derecesi (1968'e kadar) veya şimdi basitçe kelvin (K), SI'daki temel birimlerden biridir. T=0K sıcaklığına mutlak sıfır sıcaklığı denir. Modern termometre, basıncın termometrik bir miktar olarak kullanıldığı ideal gaz ölçeğine dayanmaktadır. Gaz termometresi ölçeği mutlaktır (T=0, p=0). Sorunları çözerken çoğunlukla bu sıcaklık ölçeğini kullanmak zorunda kalacaksınız.