Что такое температура?

Измерение

Вовсе не любую физическую величину можно прямо измерить. Температура, например, относится к таким параметрам термодинамической системы как неизмеряемые прямым способом. Их получают косвенно. Для измерения требуется исправный термометр (в простонародье зачастую называют градусником), спиртовой или ртутный — не имеет значения. Затем необходимо обеспечить контактирование термометра с анализируемым объектом (воздух нередко выступает в этом качестве).


После установления равновесия в системе «объект-термометр» можно фиксировать показания термометра. Необходимо отметить, что не только жидкостные, но и другие разновидности градусников существуют на сегодняшний день. Конечно, что может быть косвенного в прямом взаимодействии термометра с анализируемым образцом. Однако нужно помнить, что шкалы термометров весьма относительны.

Приборы для измерения температуры

В термометрии используют специальное измерительное устройство – термометр для измерения температуры тела. Еще эти приборы называются градусниками. Они изготавливаются из разных материалов (стекло, пластик), имеют свою специфику и принцип работы (контактные, бесконтактные; цифровые, ртутные, инфракрасные), погрешность измерения. У каждого типа этих устройств есть свои достоинства и недостатки.

Классификация приборов

Основным принципом, по которому классифицируют градусники для измерения температуры тела — это принцип действия этих измерительных приборов. По нему их подразделяют на:

  • ртутные;
  • цифровые;
  • инфракрасные (для бесконтактного метода измерения).

Ртутные градусники изготавливаются из стекла, работают по принципу расширения ртути, находящейся в их стеклянном резервуаре. При нагревании от тела ртутный столбик движется по шкале вверх, достигая отметки, соответствующей t тела. Этот метод определения температурных характеристик помогает получить высокую точность результатов измерения, погрешность действительной температуры при использовании этого вида градусников составляет всего 0,1 градуса.

  • хрупкость корпуса;
  • токсичность ртути (возникает опасность отравления, если вы случайно повредили ртутный резервуар или разбили термометр);
  • длительность измерения (до 10 минут).

Широко применяются цифровые, электронные термометры. Они могут иметь различный внешний вид, их корпус изготавливается из пластика, а определение температуры происходит за счет работы термодинамического датчика. Электронные градусники безопаснее ртутных, помогают получить быстрый результат измерения (в течение одной минуты), однако точность показаний этих устройств значительно проигрывает ртутным градусникам.

Инфракрасные приборы для измерения температурных показателей не требуют непосредственного контакта с телом, время замера температурной величины занимает несколько секунд. Специальный датчик выводит на экран цифровую инфракрасную картинку, устройство требует настройки, выдает погрешность около 0,2 градуса, является дорогостоящим, часто используется в случаях, когда пациента нельзя беспокоить.

Специально для грудных детей, которые не могут находиться в состоянии покоя длительное время, изобретены термометры-соски, замаскированные под обычную пустышку. Их производят из силикона, длительность измерения составляет около пяти минут, но это не приносит ребенку никакого неудобства. Отклонение от точных данных может достигать 0,3 градуса.

Температура в физике и химии


Агрегатное состояния веществ (плазма, газ, жидкость, или твердое тело) определяется температурой. В любом теле молекулы колеблются, причем при увеличении температуры это движение ускоряется, так же, как и кинетическая энергия этих молекул. Чем больше скорость колебания молекул, тем легче им разойтись на большее расстояние друг от друга. Для каждого агрегатного состояния вещества существует определенный порог расстояния между молекулами. Это расстояние самое маленькое в твердых телах, и самое большое в газах и плазме. Материалы, которые не изменяют агрегатное состояние при высоких температурах, называются огнеупорными материалами. Например, многие керамические смеси огнеупорны, потому что не плавятся при температурах до 1000 °C. Их часто используют на производстве, например в печах с очень высокой температурой. Некоторые материалы плавятся при высокой температуре, в то время как другие материалы, как например, дерево, сгорают. Диапазон температур, при которых вещества могут находиться в состоянии жидкости, невелик. При переходе этого порога, жидкости превращаются в газы. При дальнейшем нагревании, атомы разлагаются на заряженные частицы, ионы и электроны — процесс, называемый ионизацией. Частично или полностью ионизированный газ называется плазмой. Большая часть материи во вселенной находится именно в состоянии плазмы.

Температура влияет на электропроводимость веществ и служит катализатором химических реакций. Изменение температуры замедляет или, наоборот, ускоряет их.

Тройная точка воды

Тройная точка воды — температура и давление, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз — в твердом (лед), жидком и газообразном (пар) состояниях. Тройная точка воды — температура 0,01°С (273,16 К) и парциальное давление водяного пара 611,73 Па. При таких условиях для превращения всей воды в пар, лед или жидкое состояние достаточно только чуть-чуть изменить давление или температуру. Тройная точка воды соответствует минимальному давлению, при котором жидкая вода может существовать. При давлении ниже тройной точки (например, в открытом космосе) твердый лед сублимируется в пар, минуя жидкое состояние. При параметрах выше тройной точки лед при нагревании вначале переходит в жидкое состояние и только потом, при более высоких температурах, вода кипит и испаряется. Тройная точка воды иногда используется как опорная, например, для калибровки измерительной аппаратуры и термометров. Для этого используются ампулы тройной точки воды. Эти ампулы обеспечивают получение температуры точно 0,01°С или 273,16K.

История

Измерение температуры прошло долгий и трудный путь в своём развитии. Так как температура не может быть измерена непосредственно, то для её измерения использовали свойства термометрических тел, которые находились в функциональной зависимости от температуры. На этой основе были разработаны различные температурные шкалы, которые получили название эмпирических, а измеренная с их помощью температура называется эмпирической. Существенными недостатками эмпирических шкал являются отсутствие их непрерывности и несовпадение значений температур для разных термометрических тел: как между реперными точками, так и за их пределами. Отсутствие непрерывности эмпирических шкал связано с отсутствием в природе вещества, которое способно сохранять свои свойства во всём диапазоне возможных температур. В 1848 году Томсон (лорд Кельвин) предложил выбрать градус температурной шкалы таким образом, чтобы в её пределах эффективность идеальной тепловой машины была одинаковой. В дальнейшем, в 1854 году он предложил использовать обратную функцию Карно для построения термодинамической шкалы, не зависящей от свойств термометрических тел. Однако, практическая реализация этой идеи оказалась невозможной. В начале XIX века в поисках «абсолютного» прибора для измерения температуры снова вернулись к идее идеального газового термометра, основанного на законах идеальных газов Гей-Люссака и Шарля. Газовый термометр в течение долгого времени был единственным способом воспроизведения абсолютной температуры. Новые направления в воспроизведении абсолютной температурной шкалы основаны на использовании уравнения Стефана ─ Больцмана в бесконтактной термометрии и уравнения Гарри (Харри) Найквиста ─ в контактной.

Как правильно мерить

В разных полостях и участках температурный показатель измеряют по определенным правилам

Важно проверить техническое состояние устройства, которым вы пользуетесь — заменить батарейку в цифровом градуснике, если в этом есть необходимость, настроить инфракрасный, удостовериться в целостности ртутного. При возникновении сомнений в достоверности полученных результатов — например, лоб у ребенка горячий, а устройство показывает нормальную температуру, повторите процедуру или замерьте показатель на другом участке тела

Ртутным термометром

Перед использованием ртутного градусника его встряхивают, чтобы сбить столбик ртути до минимального значения на шкале, меньше 35 °С. Прибор должен быть сухим и чистым, если вы проводите измерение орально или ректально, необходимым условием использования термометра является его предварительная дезинфекция. Для стеклянных термометров во избежание их повреждения существуют правила бережного хранения в футляре.

При проведении процедуры в подмышечной впадине прибор удерживают в состоянии равновесия, плотно прижатым к телу в течении необходимого времени. При оральном измерении устройство помещается под язык, тот плотно закрывается, дыхание осуществляется через нос. Во время ректального способа замера пациент располагается в лежачее положение на боку, градусник вводиться через сфинктер в прямую кишку и удерживается в течении двух-трех минут.

Время измерения температуры тела ртутным термометром

При использовании контактных термометров, к типу которых относится ртутный, важно время, в течение которого осуществляется замер. В зависимости от места измерения оно составляет:

  • 5-10 минут — для аксиллярного метода;
  • 2-3 минуты — для ректального;
  • 3-5 минут — для орального.

Электротермометром

Цифровые средства измерений необходимо использовать, когда вы хотите получить точные и быстрые результаты. Функция звукового сигнала, которой снабжены электротермометры, облегчает контроль за проведением термометрии, поскольку она оповещает пользователя о завершении процесса замера. Выпускают так называемые моментальные термометры, которые, благодаря высокой чувствительности термоэлемента, выдают результат за 2-3 секунды.


Замер температурных показателей на расстоянии — удобное свойство инфракрасных градусников. Эти устройства являются результатом высокотехнологичных лабораторных разработок, что обуславливает качество их работы и точность полученных данных. Они не оказывают вредного воздействия на организм, и подходят как для обездвиженных пациентов, так и для грудных детей, находящихся в постоянном движении.

Измерение цветовой температуры.Фотометрический метод.

Учтите, что в домашних условиях точно измерить температуру свечения без профессионального оборудования не получится, но общее представление составить можно. Эта методика измерения применяется светотехническими лабораториями, научно-исследовательскими центрами, а также в профильных компаниях, которые производят полупроводниковые источники света. Предусматривается использование специального физического устройства — фотометрического шара с двухметровым диаметром. Сначала температурные параметры калибруют, а затем производят сложные расчеты, благодаря которым можно построить контрольные графики.

Понятно, что в домашних условиях применение фотометрической методики нецелесообразно, но все же такую сферу можно соорудить самостоятельно, однако будет нелегко получить высокую точность расчетов. Помимо этого, понадобится купить еще несколько дорогостоящих устройств для получения правильных данных цветовых параметров светодиодных конструкций. Исходя из этих фактов, можно сделать вывод, что фотометрический способ, также называемый гониометрическим, подходит только для заводов и специализированных лабораторий. Если не погас огонек любознательности и вы все еще хотите измерить цветовую температуру дома, пойдите более простой и действенной дорожкой.

Температура в Энциклопедическом словаре:

Температура — (от лат. temperatura — надлежащее смешение — нормальноесостояние), физическая величина, характеризующая состояниетермодинамического равновесия системы. Температура всех частейизолированной системы, находящейся в равновесии, одинакова. Если системане находится в равновесии, то между ее частями, имеющими различнуютемпературу, происходит теплообмен. Более высокой температурой обладают тетела, у которых средняя кинетическая энергия молекул (атомов) выше.Измеряют температуру термометрами на основе зависимости какого-либосвойства тела (объема, электрического сопротивления и т. п.) оттемпературы. Теоретически температура определяется на основе второгоначала термодинамики как производная от энергии тела по его энтропии. Так,определяемая температура всегда положительна, ее называют абсолютнойтемпературой или температурой по термодинамической температурной шкале(обозначается Т). За единицу абсолютной температуры в СИ принят кельвин(К). Значения температуры по шкале Цельсия (t, .С) связаны с абсолютнойтемпературой соотношением t=T-273,15K (1 .С=1 К).

Сравнение шкал

по Цельсию по Фаренгейту по Кельвину по Ранкину по Делилю по Ньютону по Реомюру по Рёмеру
300,00 572,00 573,15 1031,67 −300,00 99,00 240,00 165,00
290,00 554,00 563,15 1013,67 −285,00 95,70 232,00 159,75
280,00 536,00 553,15 995,67 −270,00 92,40 224,00 154,50
270,00 518,00 543,15 977,67 −255,00 89,10 216,00 149,25
260,00 500,00 533,15 959,67 −240,00 85,80 208,00 144,00
250,00 482,00 523,15 941,67 −225,00 82,50 200,00 138,75
240,00 464,00 513,15 923,67 −210,00 79,20 192,00 133,50
230,00 446,00 503,15 905,67 −195,00 75,90 184,00 128,25
220,00 428,00 493,15 887,67 −180,00 72,60 176,00 123,00
210,00 410,00 483,15 869,67 −165,00 69,30 168,00 117,75
200,00 392,00 473,15 851,67 −150,00 66,00 160,00 112,50
190,00 374,00 463,15 833,67 −135,00 62,70 152,00 107,25
180,00 356,00 453,15 815,67 −120,00 59,40 144,00 102,00
170,00 338,00 443,15 797,67 −105,00 56,10 136,00 96,75
160,00 320,00 433,15 779,67 −90,00 52,80 128,00 91,50
150,00 302,00 423,15 761,67 −75,00 49,50 120,00 86,25
140,00 284,00 413,15 743,67 −60,00 46,20 112,00 81,00
130,00 266,00 403,15 725,67 −45,00 42,90 104,00 75,75
120,00 248,00 393,15 707,67 −30,00 39,60 96,00 70,50
110,00 230,00 383,15 689,67 −15,00 36,30 88,00 65,25
100,00 212,00 373,15 671,67 0,00 33,00 80,00 60,00
90,00 194,00 363,15 653,67 15,00 29,70 72,00 54,75
80,00 176,00 353,15 635,67 30,00 26,40 64,00 49,50
70,00 158,00 343,15 617,67 45,00 23,10 56,00 44,25
60,00 140,00 333,15 599,67 60,00 19,80 48,00 39,00
50,00 122,00 323,15 581,67 75,00 16,50 40,00 33,75
40,00 104,00 313,15 563,67 90,00 13,20 32,00 28,50
30,00 86,00 303,15 545,67 105,00 9,90 24,00 23,25
20,00 68,00 293,15 527,67 120,00 6,60 16,00 18,00
10,00 50,00 283,15 509,67 135,00 3,30 8,00 12,75
0,00 32,00 273,15 491,67 150,00 0,00 0,00 7,50
−10,00 14,00 263,15 473,67 165,00 −3,30 −8,00 2,25
−20,00 −4,00 253,15 455,67 180,00 −6,60 −16,00 −3,00
−30,00 −22,00 243,15 437,67 195,00 −9,90 −24,00 −8,25
−40,00 −40,00 233,15 419,67 210,00 −13,20 −32,00 −13,50
−50,00 −58,00 223,15 401,67 225,00 −16,50 −40,00 −18,75
−60,00 −76,00 213,15 383,67 240,00 −19,80 −48,00 −24,00
−70,00 −94,00 203,15 365,67 255,00 −23,10 −56,00 −29,25
−80,00 −112,00 193,15 347,67 270,00 −26,40 −64,00 −34,50
−90,00 −130,00 183,15 329,67 285,00 −29,70 −72,00 −39,75
−100,00 −148,00 173,15 311,67 300,00 −33,00 −80,00 −45,00
−110,00 −166,00 163,15 293,67 315,00 −36,30 −88,00 −50,25
−120,00 −184,00 153,15 275,67 330,00 −39,60 −96,00 −55,50
−130,00 −202,00 143,15 257,67 345,00 −42,90 −104,00 −60,75
−140,00 −220,00 133,15 239,67 360,00 −46,20 −112,00 −66,00
−150,00 −238,00 123,15 221,67 375,00 −49,50 −120,00 −71,25
−160,00 −256,00 113,15 203,67 390,00 −52,80 −128,00 −76,50
−170,00 −274,00 103,15 185,67 405,00 −56,10 −136,00 −81,75
−180,00 −292,00 93,15 167,67 420,00 −59,40 −144,00 −87,00
−190,00 −310,00 83,15 149,67 435,00 −62,70 −152,00 −92,25
−200,00 −328,00 73,15 131,67 450,00 −66,00 −160,00 −97,50
−210,00 −346,00 63,15 113,67 465,00 −69,30 −168,00 −102,75
−220,00 −364,00 53,15 95,67 480,00 −72,60 −176,00 −108,00
−230,00 −382,00 43,15 77,67 495,00 −75,90 −184,00 −113,25
−240,00 −400,00 33,15 59,67 510,00 −79,20 −192,00 −118,50
−250,00 −418,00 23,15 41,67 525,00 −82,50 −200,00 −123,75
−260,00 −436,00 13,15 23,67 540,00 −85,80 −208,00 −129,00
−273,15 −459,67 0,00 0,00 559,73 −90,14 −218,52 −135,90

Как правильно мерить

В разных полостях и участках температурный показатель измеряют по определенным правилам

Важно проверить техническое состояние устройства, которым вы пользуетесь — заменить батарейку в цифровом градуснике, если в этом есть необходимость, настроить инфракрасный, удостовериться в целостности ртутного. При возникновении сомнений в достоверности полученных результатов — например, лоб у ребенка горячий, а устройство показывает нормальную температуру, повторите процедуру или замерьте показатель на другом участке тела

  • Симптомы овуляции — первые признаки, способы определения тестами, на УЗИ или измерением базальной температуры
  • Термометр для духовки газовой и электрической. Как выбрать механический или цифровой выносной термометр
  • Как посмотреть температуру видеокарты

Ртутным термометром

Перед использованием ртутного градусника его встряхивают, чтобы сбить столбик ртути до минимального значения на шкале, меньше 35 °С. Прибор должен быть сухим и чистым, если вы проводите измерение орально или ректально, необходимым условием использования термометра является его предварительная дезинфекция. Для стеклянных термометров во избежание их повреждения существуют правила бережного хранения в футляре.

При проведении процедуры в подмышечной впадине прибор удерживают в состоянии равновесия, плотно прижатым к телу в течении необходимого времени. При оральном измерении устройство помещается под язык, тот плотно закрывается, дыхание осуществляется через нос. Во время ректального способа замера пациент располагается в лежачее положение на боку, градусник вводиться через сфинктер в прямую кишку и удерживается в течении двух-трех минут.

Время измерения температуры тела ртутным термометром

При использовании контактных термометров, к типу которых относится ртутный, важно время, в течение которого осуществляется замер. В зависимости от места измерения оно составляет:

  • 5-10 минут — для аксиллярного метода;
  • 2-3 минуты — для ректального;
  • 3-5 минут — для орального.

Электротермометром


Цифровые средства измерений необходимо использовать, когда вы хотите получить точные и быстрые результаты. Функция звукового сигнала, которой снабжены электротермометры, облегчает контроль за проведением термометрии, поскольку она оповещает пользователя о завершении процесса замера. Выпускают так называемые моментальные термометры, которые, благодаря высокой чувствительности термоэлемента, выдают результат за 2-3 секунды.

Замер температурных показателей на расстоянии — удобное свойство инфракрасных градусников. Эти устройства являются результатом высокотехнологичных лабораторных разработок, что обуславливает качество их работы и точность полученных данных. Они не оказывают вредного воздействия на организм, и подходят как для обездвиженных пациентов, так и для грудных детей, находящихся в постоянном движении.

А зачем это надо?

Парадокс заключается в том, что обывателю, чтобы провести процесс измерения как в быту, так и в промышленности, даже нет необходимости знать, что такое температура. Для него будет достаточным понимать, что это степень нагретости объекта или среды, тем более что с этими терминами мы знакомы с детства. Действительно, большая часть практических приборов, предназначенных для измерения этого параметра, фактически измеряет иные свойства веществ, которые изменяются от уровня нагрева или охлаждения. Например, давление, электрическое сопротивление, объем т. д. Далее такие показания вручную или автоматически пересчитываются в нужную величину.

Получается, чтобы определить температуру, нет необходимости изучать физику. По такому принципу живет большая часть населения нашей планеты. Если работает телевизор, то нет необходимости разбираться в переходных процессах полупроводниковых приборов, изучать, откуда берется электричество в розетке или как поступает на спутниковую тарелку сигнал. Люди привыкли, что в каждой области есть специалисты, которые смогут починить или отладить систему. Обыватель не хочет напрягать свой мозг, ведь куда лучше смотреть мыльную оперу или футбол по «ящику», потягивая холодное пиво.

Ушной термометр

Прибор оснащен мягким наконечником, который по своей форме не позволяет ввести его слишком глубоко в слуховой проход. С помощью ушного термометра можно узнать результат уже через 1-2 секунды. Но его нежелательно использовать при воспалении среднего уха.

Важно знать, как правильно ставить градусник. Чтобы хорошо вставить его в слуховой проход, необходимо оттянуть мочку уха назад и вверх

Применение ушного градусника позволяет получить точный результат быстрее, поскольку барабанная перепонка снабжается кровью от той же системы, что и центр управления температурой в мозге. Результат будет известен уже через 2-3 секунды.

Данный способ измерения температуры не подойдет детям до 6 месяцев, поскольку результат будет неточным из-за особенностей развития в этом возрасте. Если человек только пришел с улицы, необходимо выждать 15 минут перед процедурой, чтобы тело согрелось и результат был точным. Нельзя использовать для измерения температуры в ухе другие виды градусников. Они могут травмировать барабанную перепонку.


С этим читают