Sıcaklık Ölçme Yöntemleri

SICAKLIK ÖLÇME YÖNTEMLERİ




Bir maddenin molekülünün ortalama kinetik enerjisi, bir maddenin bütün moleküllerinin toplam enerjisine ise ısı denir. Sıcaklık bir nevi ısı yoğunluğudur. Günlük konuşmalarda sıcaklık yerine ısı kelimesi yanlışlıkla kullanılmaktadır. Tariften de anlaşılacağı üzere sıcaklık ile ısı tamamen farklı terimlerdir. Bir kibrit alevinin sıcaklığı 3000C dir. Bir avuç içini dahi ısıtamaz;Ancak bir kalorifer radyatörünün dış sıcaklığı 50-600C dir. Fakat büyük bir odayı rahatça ısıtır.

Sıcaklık ölçüm cihazları bulunmadan önce insanlar duyu organlarıyla sıcaklık hakkında fikir sahibi olabiliyorlardı. Cisimlerin sıcak, soğuk yada ilk olup olmadığını parmak dokundurarak sıcaklıkları tahmin edebiliyorlardı.

Dolayısıyla sıcaklık tahmin edilebilir. Isı olan cismin sıcaklığı artar, ısı kaybeden cismin sıcaklığı ise düşer. Sıcaklık ölçümünde kullanılan aygıt, ilk kez Galilei keşfetti ve 1597’den önce bu aletten birini yapmıştır.

Sıcaklık ölçen aletlere termometre denir. Termometre haznesinde bulunan sıvı civa veya alkol sıcaklık artınca genleşir. Mevcut termometrelerin hemen hepsi suyun donma ve kaynama noktaları esas alınarak derecelendirme yapılmıştır.

Termodinamik sıcaklık birimi derecedir. (0C). 10=Tü / 273 ifadesinde Tü; buz,su ve buhar olmak üzere üç fazdan meydana gelen sistemin denge sıcaklığıdır. 273 ise, en düşük mutlak sıcaklık Kelvin derecesi (0K) olup, öyle seçilmiştir ki,suyun kaynama noktası ile donma noktası arasındaki sıcaklık farkı 1000K dir.

Reomür derecesinde (0R)ise donma noktası ile kaynama noktası arasındaki sıcaklık farkı 800R dir.

Günümüzde kullanılan sıcaklık birimi santigrad derece (0C) ve ölçme aleti olarak da civalı,ispirtolu,termometre veya yaylı,ibreli pirometreler kullanılır. Belirli sabit noktalara ve ölçme metodlarına göre milletler arası pratik sıcaklık ölçeği standarttır.

Milletler arası standartlarda Fahranhayt (0F) sıcaklık derecesi de kullanılmaktadır. 0F derecesinde donma noktası ile kaynama noktası arasında 1800f sıcaklık farkı mevcuttur.

Buzun erimesi, santigrad derecede (0C) 00C ile 0R’de 0 0R, 0f ’de +320f, 0K’de + 2730k ile gösterilir.

Suyun kaynama noktası ise (0C)’de 1000C, 0R’de 80 0R, 0F’de 2120f, 0K’de 3730k ile gösterilir.



0C / 1 = 0R / 0,8 = 0f-32 / 1.8 = 0k-273 / 1





TERMOMETRE VE ÇEŞİTLERİ
Milletlerarası termometre ölçeği, yüzdelik ölçeği iki temel noktası, yani 0 C ve 100 C dışında, gazlı termometrelerle belirlenmiş bazı ergime ve kaynama noktalarını da taşıyan ölçek.

ANSİKL Termometrenin bulunuşunda birçok bilginin payı olduğu öne sürülür, Gerçekte Sıcaklık ölçümünde kullanılan aygıtı ilk kez Galilei keşfetti ve 1597’den önce sıcaklık ölçebilen bir alet yaptı.

Sıvı Termometreler;

Bu tip aletlerde belirli bir sıvı kütlesinin sıcaklığa bağlı olarak genleşmesi gözlenir. Günümüzdeki termometrelerin üst bölümünde ince derecelendirilmiş bir cam tüp bulunan bir hazneden oluşur; tüpün içi kısmen bir sıvıyla (cıva, alkol vb.) doldurulmuştur.

Termometrelerin doldurulmasında çeşitli sıvılar kullanılır. Donma noktaları ve kaynama sıcaklıkları bu sıvıların kullanılabilme sınırlarını belirler –38,80C’de katılaşan ve 3570C’de kaynayan civanın ,bu bakımdan çok geniş bir kullanım alanı vardır. Bununla birlikle sıcaklığın oldukça düşük olduğu kimi bölgelerde alkol kullanmak yararlıdır. Çok düşük sıcaklıklar için sıvı hava sıcaklığında donmayan,toluen yada kimi petrol eterleri kullanılır.
Maksimum ve Minimum Termometreler;

Aşağıya doğru yönlendirilmiş sıvı sütununun,bir cıva sütununu “U biçiminde “bir tüp içinde ittiği alkollü termometrelerdir. Tüp içinde cıva yüzeylerinin her biri üzerinde,küçük hafif gösterge bulunur. Cıvayla birlikte yükselen gösterge cıva düzeyi düştüğünde ulaştığı yükseklikte sabit kalır.genellikle üst camla kaplı manyetik bir metal parçasından oluşan göstergenin,bir mıknatıs yardımıyla yeniden cıvayla temas sağlanır.




Tıbbi Termometre;

32 ile 440C arasında bir taksimat taşır; ayrıca her derece 10 parçaya bölünür. Bu termometreler vücut sıcaklığını ölçmede kullanılır. En çok kullanılan civalı ve maksimumludur; soğuma sırasında cıva sütunu alt bölümünden ayrılır ve tepesi istenilen sıcaklığı göstermeye devam eder. Sıcaklığın okunmasından sonra eski durumuna getirmek için alet yukarı aşağı doğru sallanır. Termometre koltuk altına (koltukaltı sıcaklığı ), ağız (Hazne dilin altında) ağız sıcaklığı veya rektuma (rektum sıcaklığı) konarak sıcaklık alınabilir.






Buhar Basınçlı Termometre;

Çift metal girişli termometre (à TERMOMETRE ÇİFT METAL ŞERİT.) Pek duyarlı olmakla birlikte sağlam olan bu iki tip termometre,elektrik kontağını çalıştırmak için kaydedici termometrelerde yada termostatlarda yaygın olarak kullanılır.

Gazlı Termometreler;

En duyarlı sıcaklık ölçümlerinde termometrik büyüklük olarak hacmi sabit tutulan bir gaz kütlesinin basıncından termometrik büyüklük olarak yararlanılır. Yüzdelikli (Santigrat) ölçeklerin tanımı uyarınca basınç, sıcaklığa P=Po (1+Bt) ifadesiyle bağlıdır. Bu termometrelerde, civalı bir manometreye bağlı bağlı olan içi gaz dolu madeni bir hazne vardır. Özel olarak incelenmiş kaplar yardımıyla B katsayısını tespit etmek için, hazne sıcaklığı ya bilinen sıcaklıklara (0C ve 100C) veya ölçülecek sıcaklıklara getirilir. Bu sıcaklıkların her biri için sabit hacim altında basınç bir manometreyle ölçülür. Ölçme sonucunda elde edilen sıcaklığı,kanuni Celsius ölçeği içinde belirtmek için düzeltmek gerekir. Bu düzeltme gazların eş sıcaklık eğrileri incelenerek yapılır. Bu aletlerde hidrojen, helyun ve azot gibi gazlar kullanılır.

Gazlı termometreler günlük işlerde kullanılan aletler değildir. Özel laboratuvarlarda bazı sabit sıcaklıkları (Ergime ve Kaynama noktaları ) bulmada yararlanır ve sıcaklık ölçümünde temel aletlerdir. Bu termometreler okzijenin kaynama noktasından (-182, 97 C), altının ergime noktasına (1 063 C) kadar bir sıcaklıklar listesi hazırlanmasını sağladı; bu liste 1927 ağırlıklar ve ölçüler Milletlerarası Konferans da kabul edildi . 1948’deki konferansta gözden geçirildi.

Düzeltmek gerekin Hazne, hem suyu 273,160k eşit olan T3 Üçlü nokta sıcaklığına,hem de ölçülerek T sıcaklığına getirilir. Bu sıcaklıkların her biri için,sabit hacimde tutulan gazın P3 ve P basınçları manometreyle ölçülür. Bilinmeyen sıcaklık birinci yaklaşıkta

T=373,16 x P/P3 bağlantısıyla hesaplanır. Ancak bu sıcaklığı hesaplarken,termometrelerde kullanılan gazın özelliklerinden kaynaklanan hataları da gazın eşsıcaklık eğrilerinden yararlanılarak düzeltmek gerekir. Bu aletlerde kullanılan gazlar hidrojen,helyum ve azottur. Gazlı termometreler daha çok termodinamik sıcaklıkların belirlenmesi konusunda uzmanlaşmış özel laboratuvarlar da kullanılır. Bunlar sıcaklık ölçümünde temel aletlerdir. Bu termometreler hidrojenin üçlü noktasından ( -259,340C) bir sıcaklık listesi hazırlamaya olanak verdi ve uluslararası pratik sıcaklık ölçeğinin temelini oluşturdu.

Kimi sıcaklık bölgelerinde bir gazın sıcaklığı gerek sesin gaz içindeki yayılma hızı (Akustik-Termometre) gerek di elektrik sabiti yada kırılma indisi ölçülerek belirlenir.

Duyarlı Pratik Termometreler;

Uluslar arası pratik sıcaklık ölçeği kullanışlı ve duyarlı aletleri ayarlamaya olanak verir; Platin dirençli termometre –180 ile 6000C arasında kullanılır. Bu termometre platin bir telin elektrik direncinin sıcaklığına göre değişimine dayanır. Platin – radyumlu platin, ısılçifti, 600 ile 11000C arasında kullanılır. Monokromatik optik pirometre, kara cismin ışıma yasalarını kullanarak altının ergime noktasının ötesinde ölçeğinin dış değer biçimine olanak verir.

Daha duyarlı daha ucuz yada diğer sıcaklık alanlarında kullanılabilir. Dirençli termometreler yapmak için başka malzemelerden yararlanılır. Örneğin termistanslar sıcaklık kat sayıları platininkinden çok daha büyük olan dirençlerdir. Bununla yapılan termometreler, genellikle yukarıdakiler kadar doğru sonuç vermez. Termometreler tek tek ve sık aralıklarla ayarlanmalıdır.

Çok düşük sıcaklıkların ölçülmesi 15 K’ in (yani –2850C’in) altındaki sıcaklıkları ölçmek için çeşitli olaylardan yararlanılır. Sıvı helyumun doymuş buhar basıncı saf metal dirençler, ısıl gürültü paramanyetik maddelerin manyetik mıknatıslarınırlıkları, nükleer manyetik rezonans, helyum 3’ün katılaşma basıncı böylece 0,001k’e kadar olan, hatta daha düşük sıcaklıklar ölçülebilir.






Diferansiyel Termometre;

Leslien’ in tasarladığı bu aygıt çok duyarlıdır. İçinde renkli bir sıvı bulunan küçük çaplı bir boruyla ait bölümünden birleştirilmiş içi hava dolu iki cam küreden oluşur. İki küre arasındaki en küçük sıcaklık farkı sıvının yer değiştirmesine yol açar. Termoelektrik çiftleri de diferansiyel termometrelerdir.