6.1 ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΑ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ

Τι είναι η κλίμακα Φαρενάιτ; Στόχοι μαθήματος Τι ονομάζεται θερμοκρασία; Πως μετράμε τη θερμοκρασία; Τι είναι η κλίμακα Κελσίου; Τι είναι η κλίμακα Φαρενάιτ; Τι είναι το απόλυτο μηδέν; Τι είναι η απόλυτη κλίμακα θερμοκρασιών- Κλίμακα Κέλβιν;

Βυθίζουμε το δεξί χέρι σε ζεστό νερό και το αριστερό σε παγωμένο Βυθίζουμε το δεξί χέρι σε ζεστό νερό και το αριστερό σε παγωμένο. Κατόπιν, με τα δύο χέρια κρατάμε ένα φλιτζάνι χλιαρό γάλα. Η αίσθηση σε κάθε χέρι είναι διαφορετική. Μέσα σε ζεστό και σε παγωμένο νερό βυθίζουμε από ένα θερμόμετρο. Κατόπιν, βυθίζουμε τα θερμόμετρα μέσα σε ένα φλιτζάνι χλιαρό τσάι. Μέσα στο τσάι η ένδειξη των θερμομέτρων είναι η ίδια. Με το θερμόμετρο μετράμε αντικειμενικά τη θερμοκρασία ενός σώματος. Το φυσικό μέγεθος που εκφράζει πόσο ζεστό ή κρύο είναι ένα σώμα ονομάζεται θερμοκρασία.

Τη θερμοκρασία τη μετράμε με όργανα τα οποία ονομάζονται θερμόμετρα Τη θερμοκρασία τη μετράμε με όργανα τα οποία ονομάζονται θερμόμετρα. Η λειτουργία των θερμομέτρων βασίζεται στη μεταβολή των ιδιοτήτων ορισμένων υλικών, όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία τους. π.χ. στο υδραργυρικό θερμόμετρο όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία του υδραργύρου, εκείνος διαστέλλεται ή συστέλλεται, με αποτέλεσμα να μεταβάλλεται το μήκος της στήλης του υδραργύρου στο θερμόμετρο.

Η Κλίμακα Κελσίου Η κατασκευή της κλίμακας αυτής στηρίχθηκε σε δύο σταθερές θερμοκρασίες. Το μηδέν (00C) της κλίμακας αντιστοιχεί στη σταθερή θερμοκρασία που λιώνει ο καθαρός πάγος σε πίεση μιας ατμόσφαιρας. Το εκατό (1000C) της κλίμακας αντιστοιχεί στη σταθερή θερμοκρασία στην οποία βράζει το καθαρό νερό σε πίεση μιας ατμόσφαιρας. Χωρίζοντας την απόσταση ανάμεσα στις ενδείξεις μηδέν και εκατό στο θερμόμετρο σε εκατό ίσες υποδιαιρέσεις, βαθμονομούμε το θερμόμετρο ώστε κάθε υποδιαίρεση να αντιστοιχεί σε μεταβολή θερμοκρασίας κατά ένα βαθμό Κελσίου. Θερμοκρασία κάτω από μηδέν βαθμούς Κελσίου χαρακτηρίζονται ως αρνητικές.

Η κλίμακα Φαρενάιτ Ο Φαρενάιτ θέλησε να κατασκευάσει μια νέα κλίμακα με την οποία να μετράει θερμοκρασίες η οποία δεν ήθελε να έχει αρνητικές ενδείξεις. Για το σκοπό αυτό όρισε ως μηδέν στην κλίμακα του, τη χαμηλότερη θερμοκρασία την οποία μπόρεσε να πετύχει στο εργαστήριο του: τη θερμοκρασία ενός μίγματος ίσων ποσοτήτων από πάγο, νερό και θαλασσινό αλάτι. Στη συνέχεια όρισε τη θερμοκρασία του υγιούς σώματος ως 96 βαθμούς στην κλίμακα του. Με βάση τα παραπάνω η σχέση ανάμεσα στη θερμοκρασία Φαρενάιτ και στη θερμοκρασία της κλίμακας Κελσίου διαμορφώνεται ως εξής: όπου TF η θερμοκρασία σε βαθμούς Φαρενάιτ και TC η θερμοκρασία σε βαθμούς Κελσίου. TF = 32° + 1,8·TC Παρατήρηση: Η μεταβολή κατά 1 °C ισοδυναμεί με μεταβολή κατά 1,8 F

Αντιστοιχία μεταξύ της κλίμακας Κελσίου και της κλίμακας Φαρενάιτ Αντιστοιχία μεταξύ της κλίμακας Κελσίου και της κλίμακας Φαρενάιτ. Η μεταβολή κατά 1°C ισοδυναμεί κατά 180/100°F ή 9/5°F ή 1,8°F.

Η απόλυτη κλίμακα θερμοκρασιών - κλίμακα Κέλβιν Η χαμηλότερη θερμοκρασία που μπορεί να υπάρξει στο σύμπαν ονομάζεται απόλυτο μηδέν και ισοδυναμεί με -273 °C Οι επιστήμονες με βάση την θερμοκρασία του απόλυτου μηδενός δημιούργησαν μια νέα κλίμακα θερμοκρασιών στην οποία έθεσαν ως μηδέν τη θερμοκρασία του απόλυτου μηδενός. Επομένως η απόλυτη κλίμακα θερμοκρασιών ή κλίμακα Κέλβιν όπως ονομάζεται έχει μόνο θετικές ενδείξεις. Η σχέση που συνδέει την απόλυτη κλίμακα θερμοκρασιών με την κλίμακα Κελσίου είναι: TK = TC + 273 Παρατήρηση: Η μεταβολή κατά 1 °C ισοδυναμεί με μεταβολή κατά 1Κ

Αντιστοιχία μεταξύ της κλίμακας Κελσίου και της κλίμακας Κέλβιν: θερμοκρασία σε βαθμούς Κέλβιν = θερμοκρασία σε βαθμούς Κελσίου + 273

1. Να μετατρέψετε τις παρακάτω θερμοκρασίες σε Κέλβιν Ασκήσεις 1. Να μετατρέψετε τις παρακάτω θερμοκρασίες σε Κέλβιν α)400C, β)600 C, γ) -880C   2. Να μετατρέψετε τις παρακάτω θερμοκρασίες σε Κελσίου α) 27Κ, β)160Κ, γ) 243Κ 3. Να συμπληρώσετε τον πίνακα Θ(0C) Τ(Κ) Τ(0F) 310 27 -36