Temperatuurdefinitie in de wetenschap

Temperatuur is een objectieve meting van hoe warm of koud een object is. Het kan worden gemeten met een thermometer of een calorimeter. Het is een middel om de interne energie in een bepaald systeem te bepalen.

Omdat mensen gemakkelijk de hoeveelheid warmte en koude in een gebied waarnemen, is het begrijpelijk dat temperatuur een kenmerk van de werkelijkheid is waar we een redelijk intuïtieve greep op hebben. Overweeg dat velen van ons onze eerste interactie met een thermometer hebben in de context van medicijnen, wanneer een arts (of onze ouder) er een gebruikt om onze temperatuur te onderscheiden, als onderdeel van de diagnose van een ziekte. Temperatuur is inderdaad een kritisch concept in een breed scala aan wetenschappelijke disciplines, niet alleen in de geneeskunde.

Warmte versus temperatuur

Temperatuur verschilt van warmte, hoewel de twee concepten met elkaar verbonden zijn. Temperatuur is een maat voor de interne energie van een systeem, terwijl warmte een maat is voor hoe energie wordt overgedragen van het ene systeem (of lichaam) naar het andere, of hoe temperaturen in het ene systeem worden verhoogd of verlaagd door interactie met een ander. Dit wordt ruwweg beschreven door de kinetische theorie, althans voor gassen en vloeistoffen. De kinetische theorie legt uit dat hoe groter de hoeveelheid warmte wordt opgenomen in een materiaal, hoe sneller de atomen in dat materiaal beginnen te bewegen, en hoe sneller atomen bewegen, hoe hoger de temperatuur. Naarmate atomen hun beweging beginnen te vertragen, wordt het materiaal koeler. Dingen worden een beetje ingewikkelder voor vaste stoffen, natuurlijk, maar dat is het basisidee.

Temperatuurschalen

Er bestaan ​​verschillende temperatuurschalen. In de Verenigde Staten wordt de Fahrenheit-temperatuur het meest gebruikt, hoewel het International System of Units (SI-eenheid) Celsius (of Celsius) in het grootste deel van de rest van de wereld wordt gebruikt. De Kelvin-schaal wordt vaak gebruikt in de natuurkunde en wordt aangepast zodat 0 graden Kelvin gelijk is aan absoluut nul, wat in theorie de koudst mogelijke temperatuur is en op welk punt alle kinetische beweging ophoudt.

Temperatuur meten

Een traditionele thermometer meet de temperatuur door een vloeistof te bevatten die met een bekende snelheid uitzet naarmate het warmer wordt en krimpt naarmate het koeler wordt. Terwijl de temperatuur verandert, beweegt de vloeistof in een ingesloten buis langs een schaal op het apparaat. Zoals met veel van de moderne wetenschap, kunnen we terugkijken op de ouden voor de oorsprong van de ideeën over hoe de temperatuur terug te meten naar de ouden.

In de eerste eeuw CE schreef de Griekse filosoof en wiskundige Hero (of Heron) van Alexandria (10-70 CE) in zijn werk 'Pneumatics' over de relatie tussen temperatuur en de expansie van lucht. Nadat de Gutenberg Press was uitgevonden, werd het boek van Hero in 1575 in Europa gepubliceerd. De bredere beschikbaarheid ervan inspireerde de oprichting van de vroegste thermometers in de volgende eeuw.

De thermometer uitvinden

De Italiaanse astronoom Galileo (1564-1642) was een van de eerste wetenschappers die een apparaat hebben gebruikt dat de temperatuur meet, hoewel het onduidelijk is of hij het zelf heeft gebouwd of het idee van iemand anders heeft verkregen. Hij gebruikte een apparaat dat een thermoscoop werd genoemd om de hoeveelheid warmte en koude te meten, tenminste al in 1603.

Gedurende de jaren 1600 probeerden verschillende wetenschappers thermometers te maken die de temperatuur meten door een drukverandering in een ingesloten meetapparaat. Engelse arts Robert Fludd (1574-1637) bouwde in 1638 een thermoscoop met een temperatuurschaal ingebouwd in de fysieke structuur van het apparaat, resulterend in de eerste thermometer.

Zonder een gecentraliseerd meetsysteem, ontwikkelde elk van deze wetenschappers hun eigen meetschalen, en geen van hen sloeg pas echt aan totdat de Nederlands-Duits-Poolse fysicus en uitvinder Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) hem in de vroege 1700 bouwde. Hij bouwde een thermometer met alcohol in 1709, maar het was echt zijn op kwik gebaseerde thermometer uit 1714 die de gouden standaard voor temperatuurmeting werd.

Uitgegeven door Anne Marie Helmenstine, Ph.D.