Temperatuuri ja selle muutuste määratlus

Kuumus on energia vorm. Näiteks päikesevalgusest tulenev soojus võib meie kehatemperatuuri tõsta ja higistada. Temperatuuri muutuste mõõtmiseks võime kasutada termomeetrit. Termomeeter ise koosneb mitmest tüübist. Kliinilisi termomeetreid kasutatakse näiteks inimkeha temperatuuri mõõtmiseks, laboratoorseid termomeetreid aga muude objektide kui inimese keha temperatuuri mõõtmiseks. Aga mida tähendab temperatuur? Ja mida mõeldakse temperatuurimuutuse all?

Temperatuur on kraadide väljendamiseks kasutatav mõiste. Temperatuuri mõõtmiseks kasutatav mõõtevahend on termomeeter. Temperatuur võib põhjustada objektide laienemist, olgu see siis pikkuse laiendamine, laienemine või mahu laienemine.

Laias laastus võime temperatuuri põhjal objektid liigitada kuumade ja külmade objektide hulka. Mõlemad loomulikult leiame sageli igapäevaelus. Kuumad esemed, näiteks keev vesi või alumiiniumpann põleval pliidil. Vahepeal on külmad esemed, mida sageli leiame, jäätis ja jääkuubikud. Mis põhjustab esemete sooja või külma temperatuuri?

Selgub, et eseme temperatuuri mõjutab soojus. Soojus on energia vorm, mis kanaliseeritakse kahe või enama süsteemi või süsteemi ja nende keskkonna vahel nende temperatuuri erinevuse põhjal. Kuumuse mõju võib põhjustada temperatuuri, suuruse, kuju ja keemia muutusi.

Soojusülekanne

Soojusülekanne koosneb juhtivusest, konvektsioonist ja kiirgusest.

Juhtivus on soojusülekande protsess, mille käigus soojus kandub objekti kuumemast otsast jahedamasse otsa molekulide liikumiseta. Kuumuse ülekandmine tahketes ainetes toimub juhtimisega.

(Loe ka: asjad, mida pead teadma temperatuuri ja kuumuse kohta)

Üks näide on see, kui paneme alumiiniumlusika keevasse vette. Ehkki lusika kühveldav osa on vette kastetud, on käepidemel kuumus tunda. Materjale, mis on võimelised soojust juhtima, näiteks rauda ja alumiiniumi, nimetatakse juhtideks. Vahepeal ei suuda halvad juhid soojusenergiat, näiteks klaasi ja plasti, korralikult juhtida. Neid materjale tuntakse isolaatoritena.

Konvektsioon on vedeliku soojuse ülekandmine vedeliku liikumise tõttu kõrgemalt temperatuurilt madalamale temperatuurile. Konvektsioon võib tekkida vedelikes ja gaasides. Konvektsiooni nihkumisega kaasneb osakeste nihkumine, seega on tahkete ainete esinemine võimatu.

Konvektsioon võib tekkida kuumutamisest tingitud tiheduse erinevuste tõttu. Külma eseme tihedus on suurem kui kuuma eseme tihedus. Konvektsiooniga soojusülekande näide on see, kui keedame vett. Alumine vesi kuumeneb kõigepealt, seejärel liigub ülespoole. Ülaosas olev vesi on jahedam ja suurema esememassiga kui kuum vesi, nii et see langeb raskusjõu tõttu alla.

Lõpuks võib kiirguse korral tekkida soojusülekanne. Kiirgus tekib siis, kui soojusülekanne ei vaja mingit keskkonda, näiteks päikesevalgus jõuab maale. Päikese ja maa vahel on ainult vaakum, kuid siiski võime tunda päikese soojusenergiat.

Termomeeter

Temperatuurimuutuste mõõtmiseks kasutatakse palju tööriistu, millest üks on termomeeter. Temperatuur määratakse termomeetril oleva vedeliku taseme lugemisega termomeetrilt leitud kraadiskaala abil. Kuid nüüd on palju digitaalseid termomeetreid, mis näitavad otseselt mõõdetud temperatuuri kraadide arvu. Traditsioonilistes termomeetrites kasutatakse ainete paisumise põhimõtet soojusenergia tõttu.

Temperatuuri mõõtmiseks on kolme tüüpi termomeetreid, nimelt kliinilised termomeetrid, laboratoorsed termomeetrid ja maksimaalselt minimaalsed termomeetrid.

Kliinilisi termomeetreid kasutatakse tavaliselt inimese kehatemperatuuri mõõtmiseks ja nende vahemik on piiratud. Kõrgel temperatuuril paisub termomeetri klaas ja elavhõbe tasemeni, mis viib termomeetri purunemiseni. Kliinilisi termomeetreid ei saa kasutada ekstreemse kuumuse, näiteks tulealade mõõtmiseks, sest klaas võib sulada.

Laboratoorseid termomeetreid kasutatakse muude objektide kui inimese keha temperatuuri mõõtmiseks. Temperatuur jääb vahemikku -10oC kuni 110oC. Viimane termomeetri tüüp on maksimaalne-minimaalne termomeeter, mida kasutatakse päeva maksimaalse ja minimaalse temperatuuri mõõtmiseks. Tavaliselt kasutatakse ilma mõõtmiseks.