Δείτε κι αυτό

Η θερμοκρασία των άστρων

Ποια είναι η θερμοκρασία των άστρων; Πώς βρήκαμε ότι η θερμοκρασία στην επιφάνεια του Ήλιου είναι 6000 Κ; Γνωρίζουμε ότι όσο αυξάνεται η θερμοκρασία του μεταλλικού νήματος ενός λαμπτήρα πυράκτωσης, το χρώμα του νήματος αλλάζει από κόκκινο σε κίτρινο και τέλος σε λευκό. Έτσι παρατηρώντας με ειδικά όργανα (πυρόμετρα - θερμόμετρα ακτινοβολίας) το χρώμα ενός διάπυρου σώματος είναι δυνατό να προσδιορίσουμε τη θερμοκρασία του. Με παρόμοιο τρόπο μελετώντας την ακτινοβολία του Ήλιου και των άστρων βρίσκουμε τη θερμοκρασία της επιφάνειας τους.

Η θερμοκρασία του Σύμπαντος: τότε και τώρα… Σύμφωνα με την επικρατέστερη επιστημονική θεωρία για τη δημιουργία του Κόσμου, το Σύμπαν δημιουργήθηκε περίπου πριν από 14 δισεκατομμύρια χρόνια από μία μεγάλη έκρηξη, γνωστή ως Big- Bang. Αμέσως μετά την έκρηξη η θερμοκρασία του Σύμπαντος ήταν τρισεκατομμύρια βαθμοί Κελσίου και η ύλη του ήταν δισεκατομμύρια φορές πιο πυκνή από την συνηθισμένη. Από τότε η θερμοκρασία του ελαττώνεται συνεχώς και η κατάσταση του αλλάζει. Σήμερα μπορούμε να ανιχνεύσουμε με κατάλληλες συσκευές υπολείμματα της μεγάλης έκρηξης, που δείχνουν ότι η θερμοκρασία του Σύμπαντος είναι πλέον -270° C (3 Κ) περίπου. Στο εργαστήριο προσπαθούμε να δημιουργήσουμε τις συνθήκες που επικρατούσαν τις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης. Γι' αυτό το σκοπό μελετάμε το αποτέλεσμα της σύγκρουσης μεταξύ σωματιδίων στα οποία έχουμε προσδώσει πολύ μεγάλη ταχύτητα. Επειδή η σύγκρουση είναι πολύ σφοδρή πιστεύουμε ότι δημιουργείται ύλη πολύ πιο πυκνή από την συνηθισμένη και ότι η θερμοκρασία της αγγίζει την αρχική θερμοκρασία του Σύμπαντος.

Η ιστορία του θερμόμετρου Η ιστορία του θερμόμετρου είναι η ιστορία της αναζήτησης ενός αντικειμενικού και ακριβούς τρόπου μέτρησης της θερμοκρασίας. Το πρώτο θερμόμετρο κατασκευάστηκε από τον Γαλιλαίο. Ο Γαλιλαίος είναι ο θεμελιωτής του επιστημονικού τρόπου σκέψης. Πρώτος αυτός αναζήτησε ένα αντικειμενικό τρόπο μέτρησης της θερμοκρασίας. Ωστόσο επειδή το θερμόμετρο του Γαλιλαίου χρησιμοποιούσε αέρα επηρεαζόταν από τις μεταβολές του καιρού. ΓΓ αυτό το λόγο ο Γάλλος Φυσιοδίφης Jean Rey χρησιμοποίησε νερό. Στη Φλωρεντία μαθητές του Γαλιλαίου χρησιμοποίησαν κρασί. Για πρώτη φορά το 1659 ο Γάλλος Ismael Bouliau χρησιμοποίησε υδράργυρο. Εκτός από την επιλογή του είδους του θερμομέτρου απαραίτητη είναι επίσης η βαθμολόγηση του. Αρχικά για τη βαθμολόγηση του θερμομέτρου επιλέχθηκε μια κρύα ημέρα του χειμώνα και μία ζεστή ημέρα του καλοκαιριού. Αυτή η επιλογή ωστόσο ήταν αόριστη. Για μεγαλύτερη ακρίβεια επιλέχθηκε η θερμοκρασία του χιονιού ή του πάγου μια πολύ κρύα ημέρα και η θερμοκρασία του σώματος μιας αγελάδας ή ενός ελαφιού. Το 1665 ο Ολλανδός φυσικός Christian Huygens επέλεξε τη θερμοκρασία του νερού που βράζει και του πάγου που λιώνει. Το 1742 ο Σουηδός Κέλσιος στην πρώτη θερμοκρασία αντιστοίχισε το 0 και στη δεύτερη το 100, αντίθετα από ό,τι ισχύει σήμερα. Το διάστημα μεταξύ των δύο αυτών αριθμών το χώρισε σε 100 ίσα μέρη και έτσι δημιουργήθηκε η κλίμακα μέτρησης θερμοκρασίας που ονομάστηκε εκατονταβάθμια κλίμακα ή κλίμακα Κελσίου. Ο Stromer συνεργάτης του Κέλσιου, αντέστρεψε την κλίμακα. Με αυτό τον τρόπο τη χρησιμοποιούμε σήμερα.

Θερμόμετρο υδραργύρου και οινοπνεύματος To σπειροειδές αυτό θερμόμετρο κατασκευάσθηκε το 1657 από Φλωρεντινό υαλουργό και ήταν τόσο ευαίσθητο που μια θερμή ανάσα στην κάτω γυάλινη σφαίρα έκανε το οινόπνευμα να ανεβαίνει στις σπείρες. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται ο υδράργυρος διαστέλλεται και ανέρχεται στον τριχοειδή σωλήνα. Τα θερμόμετρα υδραργύρου δεν μπορούν να μετρήσουν θερμοκρασίες μικρότερες από -39°C επειδή στη θερμοκρασία αυτή ο υδράργυρος γίνεται στερεός. Ούτε όμως και θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 357° C, γιατί στη θερμοκρασία αυτή ο υδράργυρος βράζει. Τα ιατρικά θερμόμετρα έχουν σχεδιαστεί για να μετρούν τη θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος. Είναι θερμόμετρα υδράργυρου και έχουν κλίμακα από 35°C έως 42°C με υποδιαιρέσεις ανά 0,1°C. Η θερμοκρασία του υγιούς ανθρώπου είναι περίπου 37°C, σχεδόν η ίδια σε όλο το σώμα του. Εκτός από τα υδραργυρικά θερμόμετρα υπάρχουν γυάλινα θερμόμετρα τα οποία περιέχουν ως θερμομετρικό υγρό οινόπνευμα ή και πετρέλαιο. Τα θερμόμετρα οινοπνεύματος είναι φθηνότερα, ευανάγνωστα και μετρούν θερμοκρασίες μέχρι -114°C. θερμόμετρα οινοπνεύματος είναι αυτά που συνήθως κρεμάμε στον τοίχο του σπιτιού μας, για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του αέρα.

Ηλεκτρικό θερμόμετρο Πώς μετράμε τη θερμοκρασία σε έναν κλίβανο; Τα θερμόμετρα υδραργύρου και οινοπνεύματος δε μετρούν πολύ υψηλές και πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Για τη μέτρηση τέτοιων θερμοκρασιών χρησιμοποιούμε ηλεκτρικά θερμόμετρα, που η λειτουργία τους στηρίζεται στις ηλεκτρικές ιδιότητες ορισμένων υλικών. Τα συγκεκριμένα θερμόμετρα έχουν συνήθως ψηφιακές ενδείξεις και η κλίμακα τους μπορεί να βρίσκεται μακριά από το θερμομετρούμενο σώμα. Είναι δυνατό να συνδέονται με υπολογιστή, ο οποίος αυτόματα καταγράφει τη θερμοκρασία. Τέλος μετρούν θερμοκρασίες από -260° C έως 1600° C.

Θερμοχρωμικοί δείκτες Ορισμένα υλικά έχουν την ιδιότητα να αλλάζουν χρώμα σε μία στενή ζώνη θερμοκρασιών. Τέτοια υλικά είναι ορισμένοι υγροί κρύσταλλοι. Τα υλικά αυτά χρησιμοποιούνται για την κατασκευή θερμομέτρων. Με τα θερμόμετρα των υγρών κρυστάλλων μπορούμε να διαπιστώσουμε μεταβολές της θερμοκρασίας μέχρι και 0,1°C.