Како термометар мери температуру ваздуха?

Колико је напољу топло? Колико ће бити хладно вечерас? Термометар - инструмент који се користи за мерење ваздуха температура- лако нам то говори, али како је то друго, потпуно је друго питање.

Да бисмо разумели како термометар делује, морамо имати на уму једну ствар из физике: да се течност шири унутра запремину (количину простора коју заузима) када се температура загреје, а опада када је температура хлади.

Када је термометар изложен атмосфера, температура околног ваздуха ће је прожети, на крају уравнотежујући температуру термометра са његовом - процесом чији фанци научни назив је „термодинамичка равнотежа“. Ако се термометар и унутра унутра течност морају загрејати да би се постигла ова равнотежа, течност (која ће заузети више простора када се загреје) подићи ће се јер је заробљена у уској цеви и нема где да оде али горе Исто тако, ако се течност термометра мора охладити да би достигла температуру ваздуха, течност ће се смањити у обиму и спустити се у цев. Једном када температура термометра уравнотежи температуру околног ваздуха, његова течност ће престати да се креће.

Физички пораст и пад течности унутар термометра само је део онога што чини да делује. Да, ова акција вам говори да долази до промене температуре, али без нумеричке скале која би је квантификовала, нећете бити у могућности да мерите шта је промена температуре. На овај начин, температуре причвршћене на стакло термометра играју кључну (иако пасивну) улогу.

Када је у питању питање ко је изумио термометар, листа имена је бескрајна. То је зато што се термометар развио из компилације идеја током 16. до 18. века, почевши од касних 1500-их када Галилео Галилеи развио је уређај који користи стаклену цев са водом напуњеном стакленим плутачама која би плутала високо у цеви или судоперу у зависности од топлине или хладноће ваздуха изван ње (попут лаве лампица). Његов изум је био први „термоскоп“ на свету.

Почетком 1600-их, венецијански научник и пријатељ Галилео, Санторио, додао је скали за Галилеов термоскоп да би се вредност промене температуре могла протумачити. Тиме је изумио први примитивни термометар на свету. Термометар није попримио облик који данас користимо све док га Фердинандо И де 'Медици средином 1600-их није редизајнирао као запечаћену цев са сијалицом и стабљиком (и напуњеном алкохолом). Коначно, 1720-их Фахренхеит узео је овај дизајн и „преварио га“ када је почео да користи живу (уместо алкохола или воде) и на њу је причврстио своју температурну скалу. Коришћењем живе (која има нижу тачку смрзавања, а чије је ширење и стезање видљивије од воде или алкохола), Фахренхеитов термометар омогућио је посматрање температура испод смрзавања и тачнија мерења посматрано. И тако, Фахренхеитов модел прихваћен је као најбољи.

Укључујући Фахренхеитов стаклени термометар, постоје 4 главне врсте термометра који се користе за подношење температуре ваздуха:

Течно у чаши. Такође зван термометри са сијалицама, ови основни термометри се још увек користе у метеоролошким станицама Стевенсон Сцреен широм земље Национална метеоролошка служба Кооперативни посматрачи времена када врше посматрања максималне и најмање дневне температуре. Направљене су од стаклене цеви („стабљика“) са округлом комором („сијалица“) на једном крају у којој се налази течност која се користи за мерење температуре. Како се температура мења, волумен течности се или шири, узрокујући да се попне у стабљику; или уговор, присиљавајући га да се смањи низ стабљику према сијалици.

Мрзите колико су ти старомодни термометри крхки? Њихова чаша је намерно веома танка. Што је стакло старије, то је мање материјала за пролаз топлине или хладноће и што брже течност реагује на ту топлоту или хладноћу - то је мање заостајања.

Дво-метални или опружни. Термометар за бирање монтиран на вашој кући, штали или у вашем дворишту је врста дво-металног термометра. (Ваши термометри за пећницу и фрижидер и термостат за пећ су такође други примери.) Користи а трака од два различита метала (обично челика и бакра) који се шире различитим смислом температуре. Две различите брзине ширења метала присиљавају траку да се савија једносмерно ако се загрева изнад почетне температуре, а у супротном ако се хлади испод ње. Температура се може одредити колико се трака / завојница савила.

Термоелектрични. Термоелектрични термометри су дигитални уређаји који користе електронски сензор (зван „термистор“) за генерисање електрични напон. Док електрична струја путује дуж жице, њен електрични отпор ће се мењати са променом температуре. Мерењем ове промене у отпорности може се израчунати температура.

За разлику од њихових стаклених и дво-металних рођака, термоелектрични термометри су робусни, брзо реагују и не морају их читати људским очима, што их чини савршеним за аутоматизовану употребу. Због тога су они термометар избора за аутоматизоване аеродромске метео станице. (Национална метеоролошка служба користи податке са ових АВОС и АСОС станица да би вам донела тренутне локалне температуре.) Бежичне личне метео станице такође користе термоелектричну технику.

Инфрацрвени. Инфрацрвени термометри могу да мере температуру на даљину тако што откривају колико топлотне енергије (ин невидљива инфрацрвена таласна дужина спектра светлости) излази из објекта и израчунава температуру од то. Инфрацрвена (ИР) сателитска снимка—Ко показује највише и најхладније облаци као јарко бели, а ниски, топли облаци као сиви - могу се сматрати својеврсним термометром у облаку.

Сада када знате како термометар делује, сваки дан пажљиво га посматрајте да бисте видели које ће бити ваше највише и најниже температуре ваздуха.

• Сривастава, Гиан П. Површински метеоролошки инструменти и методе мерења. Њу Делхи: Атлантик, 2008.