Температура. Научное определение

Температура является объективным измерением того, насколько горячий или холодный объект. Его можно измерить с помощью термометра или калориметра. Это средство определения внутренней энергии, содержащейся в системе.

Люди мгновенно воспринимают количество тепла и холода в определенных пределах, понятно, что температура является объективным признаком реальности. Действительно, температура – это концепция, являющаяся определяющей в широком спектре научных дисциплин. Вспомните, у многих из нас, наше первое взаимодействие с термометром происходит в контексте медицины, когда врач (или родитель) использует его для определения нашей температуры, как часть диагностики нашей болезни.

Тепло и температура

Обратите внимание, температура отличается от тепла, хотя эти обе концепции и связаны. Температура является мерой внутренней энергии системы, а тепло является мерой того, как энергия передается от одной системы (или тела) к другой. Это примерно описывается кинетической теорией, по крайней мере для газов и жидкостей. Чем больше тепло, поглощаемое материалом, тем быстрее движутся атомы в материале и, следовательно, тем больше повышение температуры. Разумеется, для твердых веществ все сложнее, но это основная идея.

Температурные шкалы

Существует несколько температурных шкал. В Америке наиболее часто используется температура Фаренгейта, при этом в большинстве других стран мира используется единица СИ, градус Цельсия. Шкала Кельвина часто используется в физике и определяется таким образом, что 0 градусов Кельвина является абсолютным нулем, теоретически, самой холодной температурой, в которой все кинетическое движение прекращается.

Измерение температуры

Традиционный термометр отображает температуру, при помощи жидкости в измерительном столбике, которая расширяется, когда она нагревается и сжимается, когда она охлаждается. По мере изменения температуры уровень содержащейся внутри трубки жидкости «перемещается» по шкале на термометре.

Как и в случае с большой частью современной науки, мы можем оглянуться назад к предкам за истоками представлений о том, как измеряли температуру в древности. В частности, в первом веке до нашей эры философ Герон Александрийский писал в своем знаменитом труде «Пневматика» о связи между температурой и расширением воздуха. Эта книга была опубликована в Европе в 1575 году, вдохновляя на создание самых первых термометров в течение последующего столетия.

Галилей был одним из первых ученых, который действительно использовал такое устройство, хотя неясно, построил ли он его сам или заимствовал эту идею у кого-то еще. Он использовал устройство, называемое термоскопом, для измерения количества тепла и холода, по крайней мере, уже в 1603 году.

В течение 1600-х годов различные ученые пытались создать термометры, которые измеряли бы температуру путем изменения давления внутри содержащегося измерительного устройства. Роберт Фладд построил в 1638 году термоскоп, который имел шкалу температур, встроенную в физическую структуру устройства, в результате чего появился первый термометр.

Без какой-либо централизованной системы измерения каждый из этих ученых разработал свои собственные измерительные шкалы, и ни один из них не оказался приемлемым до тех пор, пока Даниэль Габриэль Фаренгейт не построил термометр в начале 1700-х годов. В 1709 году он построил термометр со спиртом, но на самом деле его ртутный термометр 1714 года стал золотым стандартом измерения температуры.