Temperaturdefinition in der Wissenschaft

Die Temperatur ist ein objektives Maß dafür, wie heiß oder kalt ein Objekt ist. Es kann mit einem Thermometer oder einem Kalorimeter gemessen werden. Es ist ein Mittel zur Bestimmung der in einem bestimmten System enthaltenen inneren Energie.

Da der Mensch die Wärme- und Kältemenge in einem Gebiet leicht wahrnimmt, ist es verständlich, dass die Temperatur ein Merkmal der Realität ist, das wir ziemlich intuitiv erfassen können. Bedenken Sie, dass viele von uns zum ersten Mal im Zusammenhang mit der Medizin mit einem Thermometer interagieren, wenn ein Arzt (oder unser Elternteil) eines verwendet, um die Temperatur zu bestimmen, um eine Krankheit zu diagnostizieren. Tatsächlich ist die Temperatur ein kritisches Konzept in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Disziplinen, nicht nur in der Medizin.

Hitze gegen Temperatur

Die Temperatur unterscheidet sich von der Wärme, obwohl die beiden Konzepte miteinander verbunden sind. Die Temperatur ist ein Maß für die innere Energie eines Systems, während die Wärme ein Maß dafür ist, wie Energie von einem System (oder Körper) auf ein anderes übertragen wird oder wie die Temperaturen in einem System durch Wechselwirkung mit einem anderen System erhöht oder gesenkt werden. Dies wird durch die kinetische Theorie zumindest für Gase und Flüssigkeiten grob beschrieben. Die kinetische Theorie erklärt, dass je mehr Wärme von einem Material absorbiert wird, desto schneller sich die Atome in diesem Material zu bewegen beginnen und je schneller sich die Atome bewegen, desto stärker steigt die Temperatur. Wenn Atome beginnen, ihre Bewegung zu verlangsamen, wird das Material kühler. Bei Festkörpern wird es natürlich etwas komplizierter, aber das ist die Grundidee.

Temperaturskalen

Es gibt mehrere Temperaturskalen. In den Vereinigten Staaten wird am häufigsten die Fahrenheit-Temperatur verwendet, während in den meisten anderen Teilen der Welt das Internationale Einheitensystem (SI-Einheit) Celsius verwendet wird. Die Kelvin-Skala wird in der Physik häufig verwendet und so eingestellt, dass 0 Grad Kelvin gleich dem absoluten Nullpunkt sind, der theoretisch die kälteste mögliche Temperatur darstellt und an dem alle kinetischen Bewegungen aufhören.

Temperatur messen

Ein herkömmliches Thermometer misst die Temperatur, indem es eine Flüssigkeit enthält, die sich mit bekannter Geschwindigkeit ausdehnt, wenn es heißer wird, und sich zusammenzieht, wenn es kühler wird. Wenn sich die Temperatur ändert, bewegt sich die Flüssigkeit in einem enthaltenen Rohr entlang einer Skala auf dem Gerät. Wie bei vielen modernen Wissenschaften können wir auf die Alten zurückblicken, um die Ursprünge der Überlegungen zu ermitteln, wie die Temperatur auf die Alten zurückgeführt werden kann.

Im ersten Jahrhundert n. Chr. Schrieb der griechische Philosoph und Mathematiker Hero (oder Heron) von Alexandria (10-70 n. Chr.) In seiner Arbeit "Pneumatik" über die Beziehung zwischen Temperatur und Ausdehnung der Luft. Nach der Erfindung der Gutenberg-Presse erschien das Hero-Buch 1575 in Europa. Seine größere Verfügbarkeit inspirierte die Entwicklung der frühesten Thermometer im Laufe des folgenden Jahrhunderts.

Das Thermometer erfinden

Der italienische Astronom Galileo (1564-1642) war einer der ersten Wissenschaftler, der tatsächlich ein Gerät zur Temperaturmessung verwendete, obwohl unklar ist, ob er es selbst gebaut oder die Idee von jemand anderem erhalten hat. Er benutzte ein Gerät namens Thermoskop, um die Wärme- und Kältemenge zu messen, zumindest schon ab 1603.

In den 1600er Jahren versuchten verschiedene Wissenschaftler, Thermometer zu entwickeln, die die Temperatur durch eine Druckänderung in einem enthaltenen Messgerät messen. Der englische Arzt Robert Fludd (1574-1637) baute 1638 ein Thermoskop, dessen Temperaturskala in die physikalische Struktur des Geräts eingebaut war, woraus das erste Thermometer entstand.

Ohne ein zentrales Messsystem entwickelte jeder dieser Wissenschaftler seine eigene Messskala. Bis der niederländisch-deutsch-polnische Physiker und Erfinder Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) seine in den frühen 1700er Jahren baute, hat sich keiner von ihnen wirklich durchgesetzt. Er baute 1709 ein Thermometer mit Alkohol, aber es war wirklich sein auf Quecksilber basierendes Thermometer von 1714, das zum Goldstandard der Temperaturmessung wurde.

Herausgegeben von Anne Marie Helmenstine, Ph.D..