SICAKLIK, cisimlerin en ilgi çekici bilimsel özelliklerinden biridir. Sıcaklık Ölçümü (termometri) günlük yaşamda olduğu kadar, tıptan, meteorolojiye ve kimyaya kadar, bilimin bütün dallarında büyük önem taşır. İnsan teni kaba bir termometre (sıcaklık ölçen araç) rolü oynasa da, duyarlılığı, teni yakan ve uyuşturan sıcaklıklarla sınırlıdır. Ancak bu sınırlar arasındaki sıcaklıkları ölçebilir. Ayrıca insan teni, gerçek sıcaklıktan çok, sıcaklık farklarını ölçmeye yatkındır. Sözgelimi, bir doğal kaynak suyunun, kışın, yazdan daha ılık olduğu sanılır. Oysa gerçek, bunun tam tersidir.
Tarihçe: Sıcaklık gösteren ilk aygıtlar (termosfcoplar) 1600 yılından hemen önce GALİLEİ tarafından yapıldı. On yıl sonra bu aygıta Santorio, bit" ölçek ekledi. Bu ilk aygıtlar gerçekte suyla çalışan BAROMETRELER'di. Bu nedenle sıcaklık değişiklikleri kae dar, basınç değişikliklerini de gösteriyorlardı;
1654 yılında Toscana büyük dukası Ferdinando II, bir hazne içine doldurulmuş akışkan içeren ilk kapalı cam tüplü termometreyi yaptı. Akışkan, alkof ve su karışımından oluştuğu için, suyun donma noktası altındaki sıcaklıkları da ölçebiliyordu. Bir sıvı metal olan CIVA'yla da deneyler yapıldı. Ama söz konusu dönemde yapılan tüplerin geniş, buna karşılık cıva genleşmesinin düşük olması nedeniyle, başarı sağlanamadı. Cıvalı termometreler, ancak XVIII. yüzyılda yaygınlaştı.
Çağdaş termometreler: îçinde sıvı bulunan camtüpten oluşan termometrelerde kullanılan akışkanın, olabildiğince dar çaplı bir tüp içine konması gerekir. Bunların çalışma ilkesi, sıvının sıcaklıkla genleşmesine dayanır. Genleşme küçüktür (alkolde her 1°C için yaklaşık ilk hacmin binde biri); ama hazne büyük, tüp de dar yapılırsa, kılcal borudaki genleşme kolayca görülebilir. Sıvının üstündeki hava boşaltılarak, havanın genleşmesinin okumalarda yanılgıya yolaçması önlenir. Cam da sıcaklıkla genleşir, ama bu genleşme, sıvınınkine oranla çok düşük olduğundan önem taşımaz.
Sivili termometrelerin, yüksek duyarlılık gerektiren yerlerde kullanılması birkaç nedenle sakıncalıdır. Bunlardan biri, tüplerin iç çeperlerinin tam silindir biçiminde yapılamamasıdır. Bu nedenle ölçeğin, düzgün aralıklı değil, iç düzensizliği karşılayacak biçimde . yerleştirilmesi gerekir. Termometre bir sıvıya daldırıldığı zaman, sıvının hazneye uyguladığı basınç, cıvanın yükselerek daha yüksek değerler vermesine neden olur. Duyarlı termometrelerde, genellikle daldırma derinliği belirtilir. En kullanışlı tip olan sivili termometrelerin birkaç özel türü vardır.
Bunların en yaygını, insan bedeninin sıcaklığını Ölçmek için kullanılan termometrelerdir. Söz konusu termometrelerde tüp, hazneye yakın yerde daralır. Termometre hastadan alındıktan sonra cıva sütunu, bu dar kesimden hazneye geri akamaz. Böylece sıcaklık sonradan da okunabilir. Bu termometrelerin cam tüpleri, çıyanın hızla beden sıcaklığına yükselmesini sağlayacak kadar ince yapılmıştır. Tüpün enine kesiti, cıva sütununun" okunmasını kolaylaştıracak mercek görevi yapması için, üçgen biçiminde yapılır. Aynı amaçla, tüpün arkasına beyaz emaye bir parça yerleştirilir.
Meteoroloji termometreleri: Çağdaş sivili termometrelerin çoğunda cıva kullanılır. Ancak, cıvanın donma noktası —37°C olduğundan, meteorolojide, —100°C'a kadar düşen sıcaklıkların ölçülmesini sağlayan arı alkolden yararlanılır. Pentan gibi daha da düşük donma noktalı sıvılarsa, —200°C'a kadar (sıvı hava gibi) sıcaklıkları ölçmek için kullanılır.
Meteorologlar, gün boyunca en düşük ve en yüksek (maksimum minimum) sıcaklıkları kaydeden termometrelere de gereksinim duyarlar. Bunların en yaygınlarından biri, alkol tüpünde kısa bir cıva sütunu içeren Six termometresidir. Cıva sütununun iki ucunda bulunan çelik işaretler, alkolcıva karşılıklı etkileşimi sırasında, cıva sütununun yükselip alçalmasını izlerler. Bu işaretler, en uç konumlarda küçük yaylarla tutulurlar. En yüksek ve en düşük sıcaklıklar, bu iki işaretin karşısındaki ölçeklerden okunur.
Meteorolojide sıcaklığın sürekli olarak kaydedilmesi için, bir bimetal şerit kullanılabilir. Birbirine sıkıca tutturulmuş iki ayrı metalden oluşan bu şeride, genellikle helis biçimi verilir. Sıcaklıktaki herhangi bir değişme, şeridi oluşturan metallerin farklı ölçülerdeuzayıp kısalmasına neden olur. Böylece şerit bükülür. Şeridin ucuna tutturulmuş bir kalem, ağır ağır dönen bir silindir üstüne bu değişmeleri kaydeder. Daha yalın bir türde de, metal şerit sarmal biçimindedir ve aygıtta bir gösterge bulunur.
öteki termometreler: Fizikte kullanılan temel
termometre, okumaları mutlak sıcaklık ölçeğine (Kelvin sıcaklık ölçeği) göre ayarlanan, değişmez hacimli gaz termometr esidir. Bir miktar gaz (genellikle helyum), küçük bir platin ampul içine doldurulur ve istenilen sıcaklığa getirilip basıncı ölçülür. GAZ YASALARI'na göre ideal gazın basıncı, doğrudan doğruya mutlak sıcaklıkla orantılıdır. Ancak, hiç bir gerçek gaz ideal gaz özelliği göstermediğinden, ampulde değişik miktarlarda gaz bırakılarak bir dizi okuma yapılır. Ampulde çok az miktarda gaz kaldığında elde edilen sonuç, ideal gazın verebileceği sonuca yaklaşır. Sağlıklı sonuçların elde edilmesi için, daha birçok küçük düzeltme yapılır. Böylece, mutlak sıfır üstünde 0,5 °C ile 1 000°C arasında olan sıcaklıklar ölçülebilir. Bununla birlikte gaz termometreleri, uygulamada, yalnızca öteki termometreleri ölçeklendirmede temel alınan noktaların ölçülmesinde kullanılır (bunlar, genellikle değişik arı maddelerin kaynama ve donma sıcaklıklarıdır) .
—260°C ile 600°C arasındaki sıcaklıklar, platin dirençli termometreyle ölçülür. Bütün metallerin elektrik dirençleri sıcaklıkla yükselir; ama platinin direnci, ötekilerden daha düzgün biçimde artar. Platin ayrıca, erime sıcaklığının yüksekliği, aşınmaya karşı büyük direnç göstermesi gibi üstünlükler taşır. Termometre, bir mika çerçeve üstüne platin telin sarılmasıyla elde edilir. Telin direnci, içinden geçen akımın yarattığı gerilimin ölçülmesiyle bulunur. Standart bir formülle bu direnç, sıcaklığa çevrilir.
Daha düşük sıcaklıklarda, karbon dirençler de platin tel yerine kullanılabilir. Daha yüksek sıcaklık lardaysa, iki ucu, platinrodyum alaşımı bir tele iliştirilmiş olan platin telden oluşan bir termokuplda.n (Bk. TERMOELEKTRİK AYGITLAR) yararlanılır. Birbirine benzemeyen iki metalin bağlanmasında, binde birkaç volt değerinde bir doğal gerilim vardır. Bu gerilim de sıcaklıkla değişir. Termokuplun bağlantı noktalarından biri bilinen bir sıcaklıkta tutulurken,Öteki ucu, Ölçülecek sıcaklığa kadar ısıtılır. Gerilimdeki değişiklik, standart bir formülle sıcaklığa çevrilir. Termokuplun en önemli üstünlüğü, küçük olmasıdır. Bununla, herhangi bir cismin istenen noktasının sıcaklığı ölçülebilir.
1 300°C'tan yüksek sıcaklıklardaysa, pirometreler kullanılır. Optik pirometre, odağında ısıtılmış bir tel bulunan bir teleskoptan oluşur. Genellikle bir fırının iç sıcaklığının ölçümünde kullanılan pirometrede, nesnenin görüntüsü ile sıcak telin görüntüsü üst üste bindirilir. Telden, tel, fırına göre daha parlak (daha sıcak) ya da daha koyu (daha soğuk) olmayıncaya kadar akım geçirilir. Pirometreler, akımın metre cinsinden değerinin, doğrudan sıcaklığı vereceği biçimde ölçeklendirilir.


Kaynak:4-cilt:6

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler »