Hogyan mér egy hőmérő a levegő hőmérsékletét?

Mennyire meleg van kint? Mennyire hideg lesz ma este? Hőmérő - a levegő mérésére szolgáló eszköz hőfok- ezt könnyedén elmondja nekünk, de az, hogy hogyan mondja el, egy másik kérdés.

Ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik a hőmérő, egy dolgot szem előtt kell tartanunk a fizikától: hogy egy folyadék kibővül térfogata (az általuk igénybe vett hely mennyisége), amikor hőmérséklete felmeleged, és hőmérséklete esetén csökken a térfogata lehűl.

Ha egy hőmérőt ki vannak téve az atmoszféra, a környező levegő hőmérséklete áthatol, és végül kiegyenlíti a hőmérő hőmérsékletét a sajátjával - egy folyamat, amelynek A képzeletbeli tudományos név "termodinamikai egyensúly". Ha a hőmérőnek és a folyadék belsejének melegíteni kell, hogy elérje ezt az egyensúlyt, a folyadék (amely melegebben több helyet foglal el) fel fog emelkedni, mert egy keskeny cső belsejébe van csapdázva, és sehová nem mehet de fel. Hasonlóképpen, ha a hőmérő folyadékának lehűlnie kell a levegő hőmérsékletének eléréséhez, akkor a folyadék térfogata zsugorodik, és leengedi a csövet. Amint a hőmérő hőmérséklete egyensúlyba hozza a környező levegő hőmérsékletét, folyadéke leáll.

A hőmérő belsejében lévő folyadék fizikai emelkedése és esése csak egy része annak, ami miatt működik. Igen, ez a művelet azt mondja, hogy hőmérséklet-változás történik, de anélkül, hogy számszerűsítené számszerű skálát, nem lenne képes megmérni, mi a hőmérséklet-változás. Ilyen módon a hőmérő üvegéhez rögzített hőmérsékletek kulcsszerepet játszanak (bár passzív).

Arra a kérdésre, hogy ki találta fel a hőmérőt, a nevek listája végtelen. Ennek oka az, hogy a hőmérő az ötletgyűjtés során alakult ki a XVI-XVIII. Században, az 1500-as évek végén, amikor Galileo Galilei kifejlesztett egy eszközt, amely víztel töltött üvegcsövet használ, súlyozott üvegbójával, amelyek magasan lebegnek a csőben vagy a mosogatóban, attól függően, hogy meleg vagy hideg van-e a levegő (ilyen, mint egy láva lámpa). A találmánya volt a világ első "termoszkóp".

Az 1600-as évek elején velencei tudós és barátja Galileo, Santorio, skálát adott a Galileo termoszkópjához, hogy a hőmérséklet-változás értéke értelmezhető legyen. Ennek során feltalálta a világ első primitív hőmérőjét. A hőmérő nem érte el a mai formánkat, amíg Ferdinando I de 'Medici 1600-as évek közepén újratervezték azt zárt csőké, amelynek izzója és szárja (és alkohollal töltött) volt. Végül az 1720-as években Fahrenheit megragadta ezt a mintát és "jobb", amikor elkezdett higanyt használni (alkohol vagy víz helyett), és rögzítette ehhez saját hőmérsékleti skáláját. Higany használatával (amelynek alacsonyabb fagypont van, és amelynek tágulása és összehúzódása jobban látható, mint a víz vagy alkoholok), a Fahrenheit hőmérője lehetővé tette a fagyás alatti hőmérsékletek megfigyelését és pontosabb mérések elvégzését megfigyelt. És így Fahrenheit modelljét elfogadták a legjobbnak.

Fahrenheit üveghőmérővel együtt négy fő típusú hőmérőt lehet használni a levegő hőmérsékletének meghatározására:

Folyékony-in-üveg. Más néven izzó hőmérők, ezeket az alapvető hőmérőket a Stevenson Screen időjárási állomásokon továbbra is országszerte használják Nemzeti Időjárási Szolgálat Együttműködő időjárási megfigyelők a napi maximális és minimális hőmérsékleti megfigyelések során. Üvegcsőből ("szár") készülnek, amelynek egyik végén kerek kamra ("izzó") található, amelyben a hőmérséklet mérésére használt folyadék található. A hőmérséklet változásával a folyadék térfogata megnő, és felszáll a szárba; vagy összehúzódik, arra kényszerítve, hogy visszahúzódjon le a szárból az izzó felé.

Utálom, milyen törékenyek ezek a régimódi hőmérők? Üvegüket valójában nagyon vékony célból készítik. Minél vékonyabb az üveg, annál kevesebb anyag van ahhoz, hogy a hő vagy a hideg áthaladjon, és minél gyorsabban reagál a folyadék erre a hőre vagy hidegre - azaz kevesebb késés van.

Bimetál vagy rugó. A házra, a pajtara vagy a hátsó udvarra szerelt tárcsás hőmérő biofém hőmérő típusú. (Másik példa a sütő- és hűtőszekrény-hőmérők, valamint a kemence-termosztát is.) Használja a két különböző fémből álló szalag (általában acél és réz), amelyek eltérő sebességgel bővülnek az érzékeléshez hőmérsékleten. A fémek két különféle tágulási sebessége arra készteti a szalagot, hogy egy irányba hajljon, ha a kezdeti hőmérséklet fölé hevítik, és ellentétes irányba, ha alatta lehűtik. A hőmérsékletet az alapján határozhatjuk meg, hogy a szalag / tekercs mennyire hajlult meg.

Termoelektromos. A termoelektromos hőmérők olyan digitális eszközök, amelyek elektronikus érzékelőt (úgynevezett "termisztor") generálnak egy elektromos feszültség. Amint az elektromos áram egy huzal mentén halad, annak hőmérsékleti változásakor elektromos ellenállása megváltozik. Az ellenállás ezen változásának mérésével kiszámítható a hőmérséklet.

Üveg- és bimetál unokatestvéreikkel ellentétben a termoelektromos hőmérők robusztusak, gyorsan reagálnak, és az emberi szemnek nem kell őket olvasniuk, ezért azok automatizált használatra tökéletesek. Ezért ők a választott hőmérők az automata repülőtéri meteorológiai állomások számára. (A Nemzeti Időjárási Szolgálat ezen AWOS és ASOS állomások adatait használja az aktuális helyi hőmérsékletek megadására.) A vezeték nélküli személyi időjárás-állomások hőelektromos technikát is használnak.

Infravörös. Az infravörös hőmérők képesek távolról megmérni a hőmérsékletet azáltal, hogy meghatározzák a meleg hőenergiát (hüvelykben) a fény spektrumának láthatatlan infravörös hullámhossza), amelyet egy tárgy ad ki, és a hőmérsékletet kiszámítja azt. Infravörös (IR) műholdas képek- amely a legmagasabb és leghidegebb felhők élénkfehér és alacsony, meleg felhők szürkeként - egyfajta felhőhőmérőnek tekinthető.

Most, hogy tudja, hogyan működik a hőmérő, figyeljen minden nap szorosan ezekre az időpontokra, hogy megnézze a legmagasabb és a legalacsonyabb hőmérsékletet.

• Srivastava, Gyan P. Felszíni meteorológiai műszerek és mérési gyakorlatok. Újdelhi: Atlantic, 2008.