Định nghĩa nhiệt độ trong khoa học

Định nghĩa nhiệt độ trong khoa học

Nhiệt độ là một phép đo khách quan về mức độ nóng hay lạnh của một vật thể. Nó có thể được đo bằng nhiệt kế hoặc nhiệt lượng kế. Nó là một phương tiện để xác định năng lượng bên trong có trong một hệ thống nhất định.

Bởi vì con người dễ dàng cảm nhận được lượng nhiệt và lạnh trong một khu vực, có thể hiểu rằng nhiệt độ là một đặc điểm của thực tế mà chúng ta nắm bắt khá trực quan. Hãy xem xét rằng nhiều người trong chúng ta có tương tác đầu tiên với nhiệt kế trong bối cảnh y học, khi bác sĩ (hoặc cha mẹ của chúng ta) sử dụng một để phân biệt nhiệt độ của chúng ta, như là một phần của chẩn đoán bệnh. Thật vậy, nhiệt độ là một khái niệm quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học, không chỉ là y học.

Nhiệt độ Versus

Nhiệt độ khác với nhiệt, mặc dù hai khái niệm được liên kết. Nhiệt độ là thước đo năng lượng bên trong của một hệ thống, trong khi nhiệt là thước đo cách năng lượng được truyền từ một hệ thống (hoặc cơ thể) sang hệ thống khác, hoặc, cách nhiệt độ trong một hệ thống được tăng hoặc giảm khi tương tác với hệ thống khác. Điều này được mô tả đại khái bởi lý thuyết động học, ít nhất là đối với chất khí và chất lỏng. Lý thuyết động học giải thích rằng lượng nhiệt được hấp thụ vào vật liệu càng lớn, các nguyên tử trong vật liệu đó bắt đầu di chuyển càng nhanh và các nguyên tử di chuyển càng nhanh thì nhiệt độ càng tăng. Khi các nguyên tử bắt đầu làm chậm chuyển động của chúng, vật liệu trở nên mát hơn. Tất nhiên mọi thứ trở nên phức tạp hơn một chút đối với chất rắn, nhưng đó là ý tưởng cơ bản.

Cân nhiệt độ

Một số thang đo nhiệt độ tồn tại. Ở Hoa Kỳ, nhiệt độ Fahrenheit được sử dụng phổ biến nhất, mặc dù Hệ thống đơn vị quốc tế (đơn vị SI) C (hoặc Celsius) được sử dụng ở hầu hết các nơi khác trên thế giới. Thang đo Kelvin thường được sử dụng trong vật lý và được điều chỉnh sao cho 0 độ Kelvin bằng 0 tuyệt đối, theo lý thuyết, nhiệt độ lạnh nhất có thể và tại đó tất cả các chuyển động đều dừng lại.

Đo nhiệt độ

Một nhiệt kế truyền thống đo nhiệt độ bằng cách chứa một chất lỏng nở ra ở một tốc độ đã biết vì nó nóng hơn và co lại khi nó lạnh hơn. Khi nhiệt độ thay đổi, chất lỏng trong ống chứa sẽ di chuyển dọc theo thang đo trên thiết bị. Cũng như phần lớn khoa học hiện đại, chúng ta có thể nhìn lại người xưa về nguồn gốc của những ý tưởng về cách đo nhiệt độ trở lại với người xưa.

Vào thế kỷ thứ nhất CE, nhà triết học và toán học người Hy Lạp (hay Heron) của Alexandria (10-70 CE) đã viết trong tác phẩm "Pneumatics" về mối quan hệ giữa nhiệt độ và sự giãn nở của không khí. Sau khi Gutenberg Press được phát minh, cuốn sách của Hero được xuất bản ở châu Âu vào năm 1575, tính sẵn có rộng hơn của nó truyền cảm hứng cho việc tạo ra các nhiệt kế sớm nhất trong suốt thế kỷ sau.

Phát minh ra nhiệt kế

Nhà thiên văn học người Ý Galileo (1564-1642) là một trong những nhà khoa học đầu tiên được ghi nhận đã thực sự sử dụng một thiết bị đo nhiệt độ, mặc dù không rõ liệu ông có thực sự tự chế tạo nó hay có được ý tưởng từ người khác hay không. Ông đã sử dụng một thiết bị gọi là nhiệt kế để đo lượng nhiệt và lạnh, ít nhất là sớm nhất là năm 1603.

Trong suốt những năm 1600, các nhà khoa học khác nhau đã cố gắng tạo ra các nhiệt kế đo nhiệt độ bằng sự thay đổi áp suất trong một thiết bị đo có chứa. Bác sĩ người Anh Robert Fludd (1574-1637) đã chế tạo một máy đo nhiệt độ vào năm 1638 có thang đo nhiệt độ được xây dựng trong cấu trúc vật lý của thiết bị, dẫn đến nhiệt kế đầu tiên.

Không có bất kỳ hệ thống đo lường tập trung nào, mỗi nhà khoa học này đã phát triển thang đo riêng và không ai trong số họ thực sự bắt kịp cho đến khi nhà vật lý và nhà phát minh người Hà Lan-Đức-Ba Lan Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) xây dựng vào đầu những năm 1700. Ông đã chế tạo một nhiệt kế với rượu vào năm 1709, nhưng đó thực sự là nhiệt kế dựa trên thủy ngân năm 1714 đã trở thành tiêu chuẩn vàng về đo nhiệt độ.

Do Anne Marie Helmenstine biên soạn, tiến sĩ