Temperatuuriskaalad

11. klass > Füüsika > 4. kursus: Energia

Tavaliselt kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks kehade soojuspaisumist – so omadust, kus keha ruumala muutus on võrdeline keha temperatuuri muutusega. Ruumala muutumise põhjuseks on osakeste soojusliikumine – mida intensiivsemalt osakesed liiguvad (mida kõrgem on temperatuur), seda rohkem ruumi osakesed enda ümber vajavad. Seega kõrgema temperatuuriga kehas asuvad osakesed teineteisest kaugemal – keha ruumala on suurem, madalama temperatuuriga kehas on osakesed teineteisele lähemal – ruumala on väiksem.

On kindlaks tehtud, et keha joonmõõtmete muutus on võrdeline keha temperatuuri muutusega.

Temperatuuri mõõtmiseks koostatakse temperatuuriskaala, selleks:

  • valitakse skaala püsipunktid so punktid, mille temperatuur on teada/kokku lepitud
  • jagatakse püsipunktide vahemik võrdseteks osadeks

Peamiselt on kasutusel 3 temperatuuriskaalat: (1) Celsiuse skaala, (2) Absoluutne temperatuuri ehk Kelvini skaala ning (3) Fahrenheiti skaala.

Celsiuse skaala on saanud oma nime Rootsi füüsiku ja astronoomi Anders Celsius’e järgi, kes tegeles erinevate linnade pikkus- ja laiuskraadide täpse määramisega, samuti Päikese uurimise ning tähtede heleduse kirjeldamisega. Celsiuse skaala üheks püsipunktiks on võetud vee kolmikpunkt – see on punkt, mille juures vesi saab olla kõigis kolmes olekus – tahkes (jääna), vedelas ja gaasilises (auruna). Teiseks püsipunktiks on skaalal võetud vee keemistemperatuur normaalrõhul (760 mmHg) ning nende punktide vahe on jagatud sajaks võrdseks osaks – Celsiuse kraadiks. Seega jää sulab Celsiuse skaalal 0°C ja vesi keeb 100°C juures.

129

Fahrenheit’i skaala on saanud oma nime Saksa teadlase, leiutaja ja klaasipuhuja Daniel Gabriel Fahrenheit’i järgi. Fahrenheit’i suurimaks saavutuseks peetakse elavhõbedatermomeetri leiutamist 1714. aastal. Fahrenheit’i püsipunktideks on võetud erilise, selle skaala loomise ajal 1724. aastal kõige madalama temperatuuri andnud vee, jää- ja salmiaagi (ammooniumkloriid NH4Cl) segu vahekorras 1÷1÷1 temperatuur, teiseks püsipunktiks aga inimkeha temperatuur. Nende punktide vahe on jagatud sajaks võrdseks osaks – Fahrenheiti kraadiks. Seega on jää- ja salmiaagi segu temperatuur 0 °F ning inimkeha temperatuur 100 °F.

130

Kelvini ehk absoluutse temperatuuri skaalal on ainult üks püsipunkt – skaala nullpunktiks on võetud teoreetiline temperatuur, mille juures soojusliikumine lõppeb. Kelvini temperatuuriskaala samm – Kelvini kraad ehk lihtsalt kelvin on valitud selline, et vee kolmikpunkti ja keemispunkti temperatuuride vahe oleks 100 kraadi – ehk teisisõnu temperatuuri muutus 1K vastab temperatuuri muutusele 1°C.

Kelvini kraad (kelvin) on üks SI seitsmest fundamentaalühikuks.

Erinevatel skaaladel mõõdetud temperatuuride teisendamine:

Fahrenheiti skaalal mõõdetud temperatuuri teisendamine Celsiuse kraadidesse:

131

Kelvini skaalal mõõdetud temperatuuri teisendamine Celsiuse kraadidesse:

132

Celsiuse skaalal mõõdetud temperatuuri teisendamine kelvinitesse:

133