Температурата на телата е понятие, което първобитният човек (донаучен) е уловил чрез сетивата си.

кипене водата

Ако докоснем два еднакви камъка, единият на сянка, а другият, нагрят от слънцето (или от огъня на огън), ще ги намерим различни. Те имат нещо различно, което нашето докосване открива, температурата.

Температурата не зависи от това дали камъкът се движи или дали е неподвижен и не варира, ако се раздроби.

Първите оценки на температурата, дадени чрез допир, са прости и малко нюансирани. За вещество можем само да кажем, че е горещо, топло (горещо като човешкото тяло), топло (при стайна температура), студено и много студено.

С дизайна на устройствата беше възможно да се установят скали за по-прецизна оценка на температурата.

Първият термометър (дума, която идва от гръцките терми и метрони, мярка за топлина) се приписва на Галилей, който проектира един през 1592 г. със стъклена крушка с размер на юмрук и отворен за атмосферата през тънка тръба.

За да оцени околната температура, той нагрява крушката на ръка и поставя част от тръбата (с главата надолу) в съд с цветна вода. Околният въздух, по-хладен от ръката, охлаждаше въздуха, затворен в крушката и цветната вода се издигаше през тръбата.

Разстоянието между нивото на течността в тръбата и в контейнера е свързано с разликата между температурата на човешкото тяло и тази на въздуха.

Ако помещението се охлади, въздухът ще се свие и нивото на водата ще се повиши в тръбата. Ако въздухът в тръбата се нагрява, той се разширява и изтласква водата надолу.

Вариациите на атмосферното налягане, които водата поддържа, могат да накарат нивото на течността да варира, без да се променя температурата. Поради този фактор температурните измервания, получени по метода на Галилей, имат грешки. През 1644 г. Торичели изучава налягането и изгражда първия барометър за измерване.

През 1641 г. херцогът на Тоскана изгражда термометър с алкохолна крушка със запечатан капиляр, като тези, които използваме днес. За изграждането на тези устройства напредъкът на технологията в стъклената работа беше от основно значение.

В средата на седемнадесети век Робърт Бойл открива първите два закона, които се справят с концепцията за температурата:

  • в газове, затворени при постоянна температура на околната среда, произведението от налягането, на което са подложени, и обемът, който придобиват, остава постоянен
  • температурата на кипене намалява с налягане

По-късно беше открито, въпреки заблуждаващите доказателства на нашите сетива, че всички тела, изложени на еднакви условия на топлина или студ, достигат еднаква температура (закон на топлинното равновесие). Откриването на този закон за първи път въвежда ясна разлика между топлината и температурата. Все още днес и за много хора тези термини не са много ясни. Тук информатор за разликите

Термометрите имаха първите си практически приложения в метеорологията, в земеделието (изследване на инкубацията на яйца), в медицината (треска) и др., Но скалите бяха произволни: „беше горещо два пъти най-горещия ден на лятото“ или толкова студен като "най-студения ден през зимата".

Преди появата на живачни термометри са построени алкохолни термометри като тези на Amontons и Reamur.

През 1717 г. Фаренхайт, германско-холандски (роден в Dancing и емигрирал в Амстердам), производител на технически инструменти, изгражда и въвежда термометъра с живачна крушка (все още използван и днес) и приема като фиксирани точки:

  • този за замразяване на наситен разтвор на обикновена сол във вода, което е най-ниската температура, която може да се получи в лаборатория, смесване на лед или сняг и сол.
  • и температурата на човешкото тяло - препратка, твърде свързана със състоянието на човека- .

Той раздели разстоянието, което живакът измина в капиляра между тези две състояния, на 96 равни части.

Нютон беше предложил 12 равни части между замръзването на водата и температурата на човешкото тяло. Числото 96 идва от 12-градусовата скала, използвана в Италия през 17 век (12 * 8 = 96).

Въпреки че температурата на най-доброто съотношение на лед и сол е около -20 ° C по Фаренхайт, накрая той регулира скалата така, че точката на замръзване на водата (0 ° C по скалата на Целзий) да е 32 ° F и температурата на кипене на водата от 212ºF.

Скалата на Фаренхайт, която все още се използва в англосаксонските страни, няма отрицателни стойности (температури под нулата градуси не могат да бъдат постигнати по това време) и е доста точна поради почти равномерното разширяване на живака в този температурен диапазон.

Във викторианската Англия на Гилермо Браун треска, която причинява 100 градуса температура, освободи детето от ходене в клас този ден.

С този прецизен термометър Фаренхайт успя да измери варирането на температурата на кипене на водата с налягането на околния въздух и провери дали всички течности имат характерна точка на кипене.

През 1740 г. Целзий, шведски учен от Упсала, предлага точки на топене и кипене на водата на морското равнище (P = 1 атм) като фиксирани точки и разделяне на скалата на 100 части (градуса).

Тъй като в Швеция беше по-интересно да се измери степента на студ, отколкото тази на топлината, той определи 100 на точката на топене на леда и 0 на тази на водната пара при кипене. По-късно ботаникът и изследователят Линей обърна реда и назначи 0 на точката на замръзване на водата.

Тази скала, която беше наречена по Целзий, за разлика от повечето други градуировки, които според астрономическата традиция бяха 60 градуса, продължи доскоро (1967 г.) и се проектира в десетичната метрична система (след Френската революция).

Скалата на Келвин се отнася до най-ниската температура на космоса.

За да се определи абсолютната скала или Келвин е необходимо да се помни каква е тройната точка. Така наречената тройна точка е точка, много близка до 0 ° C, в която водата, ледът и стойността на водата са в равновесие.

През 1967 г. температурата на тройната точка на водата беше приета като единствената фиксирана точка за определяне на абсолютната температурна скала и се запази градуса по Целзий. Нулевото ниво е -273,15 K от тройната точка и се определя като абсолютна нула или 0 K. В тази скала няма отрицателни температури. Тази скала замества скалата по Целзий или Целзий.

При температурата на абсолютна нула няма тип движение и не може да се отстрани топлина. Това е най-ниската възможна температура и всички атомни и молекулярни движения спират. Всички обекти имат температура по-висока от абсолютната нула и следователно могат да излъчват топлинна енергия или топлина.

Паралелно с изучаването на концепциите за температура и топлина започват да се развиват технически приложения, получени от манипулирането на топлинната енергия. Натиснете тук

В края на s. През 17-ти век парата започва да се използва за преместване на трюмни помпи в въглищните мини в Англия. Първите машини са помпата Savery (1698) и помпата Newcomen (1711). Машината на Savery се състои от цилиндър, свързан с тръба към източника на вода за изпомпване, цилиндърът се пълни с пара, входящият кран се затваря и след това се охлажда. Когато парата се кондензира, се получава вакуум, който позволява на водата да се покачи.

В машината Newcomen парата при атмосферно налягане (без повторно нагряване) от котел (медна пивоварна алембик) се поставя в цилиндър и повдига бутало.

Буталото беше свързано с кобилица. Рокерното рамо, освободено от теглото на въжетата и противотежестите, задейства трюмната помпа в мината в една посока, след това входът за пара е затворен и се инжектира студена вода, което причинява голям вакуум в цилиндъра. Буталото се движеше и влачеше клавиша в другата посока, като по този начин повдигаше буталото на помпата. Цикълът се повтаряше за неопределено време. Вижте разширена схема

Това превръщане на топлинната енергия в механична енергия, което даде 4 kW с ефективност от 1%, беше в основата на индустриалната революция и породи нова наука: Термодинамика, която изучава трансформацията на топлината (термо) в работа (динамична ).

През 18 век са положени основите за използване на парни машини за преместване на индустриални машини, за морски (кораби) и сухопътен (локомотиви) транспорт. През 1769 г. Уат измисля разделянето между разширителя и кондензатора и оттам нататък започва производството на индустриално ниво.

През 1765 г. шотландският професор по химия Джоузеф Блек (Уат беше негов асистент) извърши голям брой калориметрични тестове, като ясно разграничи топлината (количеството енергия) и температурата (топлинното ниво). Въведе концепциите за специфична топлина и латентна топлина на промяна на състоянието.

Един от експериментите на Блек беше да постави блок с горещо желязо във вана с лед и вода и да наблюдава, че температурата не се променя. За съжаление експериментите му бяха под постоянен натиск при работа с течности и при постоянен обем, когато бяха газове, а работата, обменяна от системата с външната страна, винаги беше незначителна, което пораждаше погрешното убеждение, че топлината се запазва в процесите. термични: известна и погрешна калорична теория .

През 1798 г. Б. Томпсън (граф Ръмфорд) опровергава калоричната теория на Блек, като казва, че топлината може непрекъснато да се генерира от триене, противно на твърденията на тази теория. Днес тази теория за калориите често се показва (което се предполага от велики учени като Лавоазие, Фурие, Лаплас, Поасон и дошли да използват Карно, за да открият "Втори принцип на термодинамиката") като по-известен пример, отколкото понякога грешна теория първоначалното може да доведе до коректни резултати в края, които изискват преглед.Така напредват НАУКИТЕ! !

Едва през 1842 г., с убедителните експерименти на Майер и Джоул, теорията за калориите е отхвърлена и е установено, че топлината е форма на енергия.

Майер и Джоул установяват съответствие между механичната енергия и топлината, произведена от движението на някои гребла във вода, когато те се задействат от тежести, които намаляват потенциалната им енергия.

Нейната еквивалентност: 1 калория = 4,18 джаула

За да научите повече за темата, щракнете тук, за да отидете на страницата на Исидоро Мартинес и кликнете върху „История на науката“ (на испански).