อุณหภูมิ
เทอร์โมมิเตอร์ (Thermometer)
เทอร์โมมิเตอร์ (Thermometer) คือ เครื่องมือที่ใช้สำหรับวัดอุณหภูมิ
การสร้างเทอร์โมมิเตอร์ อาศัยคุณสมบัติของ
- การขยายตัวของของเหลวหรือแก๊ส เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
- การหดตัวเมื่ออุณหภูมิลดลง
- ของเหลวที่บรรจุในเทอร์โมมิเตอร์นั้นส่วนใหญ่จะใช้ปรอท เพราะปรอทนำความร้อนได้ดี มีการขยายตัวและหดตัวได้รวดเร็ว แต่ปรอทเองก็มีข้อจำกัดในการใช้เช่นกัน คือ ผิวที่มันวาวของปรอททำให้มองเห็นได้ยาก แข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำมาก ๆ และปรอทเป็นสารพิษอาจเกิดอันตรายหากเทอร์โมมิเตอร์เกิดแตกหัก
- ของเหลวชนิดอื่นที่มีการนำมาใช้แทนปรอท เช่น แอลกอฮอล์ ทั้งนี้เนื่องจากแอลกอฮอล์สามารถใช้งานในที่อุณหภูมิต่ำมาก ๆ ได้ โดยที่ไม่แข็งตัว อีกทั้งแอลกอฮอล์ขยายตัวได้ดีกว่าปรอทถึง 6 เท่า อย่างไรก็ตามไม่สามารถนำไปใช้ในที่ซึ่งมีอุณหภูมิสูงๆ ได้ เพราะแอลกอฮอล์จะเดือดเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอได้ง่าย
สเกลอุณหภูมิ
- องศาฟาเรนไฮต์ กาเบรียล ฟาเรนไฮต์ (Gabrial Fahrenheit) ได้
- กำหนดให้ระดับที่ปรอทลดลงต่ำสุดเท่ากับ 0°F เมื่อใช้น้ำแข็งและเกลือผสมน้ำ
- กำหนดให้จุดหลอมละลายของน้ำแข็งเท่ากับ 32°F และจุดเดือดของน้ำเท่ากับ 212°F
- องศาเซลเซียส แอนเดอส์ เซลเซียส (Anders Celsius) ได้ออกแบบสเกลเทอร์มอมิเตอร์ให้อ่านได้ง่ายขึ้น โดยมี
- จุดหลอมละลายของน้ำแข็งเท่ากับ 0°C
- จุดเดือดของน้ำเท่ากับ 100°C
- เคลวิน (องศาสัมบูรณ์) ลอร์ด เคลวิน (Lord Kelvin) ผู้ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนและอุณหภูมิว่า ณ อุณหภูมิ -273°C อะตอมของสสารจะไม่มีการเคลื่อนที่ และจะไม่มีสิ่งใดหนาวเย็นไปกว่านี้ได้อีก
- เขาจึงกำหนดให้ 0 K = -273°C (ไม่ต้องใช้เครื่องหมาย ° กำกับหน้าอักษร K) สเกลองศาสัมบูรณ์หรือเคลวิน เช่นเดียวกับองศาเซลเซียสทุกประการ เพียงแต่ +273 เข้าไป เมื่อต้องการเปลี่ยนเคลวินเป็นเซลเซียส
ความสัมพันธ์ของสเกลอุณหภูมิ
ระยะสเกลฟาเรนไฮต์ = 212°F – 32°F = 180°F
ระยะสเกลเซลเซียส = 100°C – 0°C = 100°C
สเกลทั้งสองมีความแตกต่างกัน = 180/100 = 1.8
ความสัมพันธ์ของสเกลทั้งสองจึงเป็นดังนี้
°F = (1.8 X °C) + 32
°C = (°F -32) / 1.8