หน่วยที่ใช้วัดอุณหภูมิ มีอยู่หลายหน่วย ที่นิยมใช้ ได้แก่ หน่วยองศาเซลเซียส (°C) ที่แบ่งมาตราส่วนโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน ชื่อ อัลเดอรส์ เซลซิอัส (Anders Celsius)
ความร้อน และ อุณหภูมิ
สสารทั้งหลายประกอบด้วย อะตอมรวมตัวกันเป็นโมเลกุล การเคลื่อนที่ของอะตอม หรือการสั่นของโมเลกุล ทำให้เกิดรูปแบบของพลังงานจลน์ ซึ่งเรียกว่า “ความร้อน” (Heat) เราพิจารณาพลังงานความร้อน (Heat energy) จากพลังงานทั้งหมดที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอะตอมหรือโมเลกุลทั้งหมดของสสาร
อุณหภูมิ (Temperature) หมายถึง การวัดค่าเฉลี่ยของพลังงานจลน์ซึ่งเกิดขึ้นจากอะตอมแต่ละตัว หรือแต่ละโมเลกุลของสสาร เมื่อเราใส่พลังงานความร้อนให้กับสสาร อะตอมของมันจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น แต่เมื่อเราลดพลังงานความร้อน อะตอมของสสารจะเคลื่อนที่ช้าลง ทำให้อุณหภูมิลดต่ำลง
หากเราต้มน้ำด้วยถ้วยและหม้อบนเตาเดียวกัน จะเห็นได้ว่าน้ำในถ้วยจะมีอุณหภูมิสูงกว่า แต่จะมีพลังงานความร้อนน้อยกว่าในหม้อ เนื่องจากปริมาณความร้อนขึ้นอยู่กับมวลทั้งหมดของสสาร แต่อุณหภูมิเป็นเพียงค่าเฉลี่ยของพลังงานในแต่ละอะตอม ดังนั้นบรรยากาศชั้นบนของโลก (ชั้นเทอร์โมสเฟียร์) จึงมีอุณหภูมิสูง แต่มีพลังงานความร้อนน้อย เนื่องจากมีมวลอากาศอยู่อย่างเบาบาง
สเกลอุณหภูมิ
องศาฟาเรนไฮต์
ในปี ค.ศ.1714 กาเบรียล ฟาเรนไฮต์ (Gabrial Fahrenheit) นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันได้ประดิษฐ์เทอร์มอมิเตอร์ซึ่งบรรจุปรอทไว้ในหลอดแก้ว เขาพยายามทำให้ปรอทลดต่ำสุด (0°F ) โดยใช้น้ำแข็งและเกลือผสมน้ำ เขาพิจารณาจุดหลอมละลายของน้ำแข็งเท่ากับ 32°F และจุดเดือดของน้ำเท่ากับ 212°F
องศาเซลเซียส
ในปี ค.ศ.1742 แอนเดอส์ เซลเซียส (Anders Celsius) นักดาราศาสตร์ชาวสวีเดน ได้ออกแบบสเกลเทอร์มอมิเตอร์ให้อ่านได้ง่ายขึ้น โดยมีจุดหลอมละลายของน้ำแข็งเท่ากับ 0°C และจุดเดือดของน้ำเท่ากับ 100°C
เคลวิน (องศาสัมบูรณ์)
ต่อมาในคริสศตวรรษที่ 19 ลอร์ด เคลวิน (Lord Kelvin) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ผู้ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนและอุณหภูมิว่า ณ อุณหภูมิ -273°C อะตอมของสสารจะไม่มีการเคลื่อนที่ และจะไม่มีสิ่งใดหนาวเย็นไปกว่านี้ได้อีก เขาจึงกำหนดให้ 0 K = -273°C (ไม่ต้องใช้เครื่องหมาย ° กำกับหน้าอักษร K) สเกลองศาสัมบูรณ์หรือเคลวิน เช่นเดียวกับองศาเซลเซียสทุกประการ เพียงแต่ +273 เข้าไป เมื่อต้องการเปลี่ยนเคลวินเป็น
เซลเซียส
หน่วยที่ใช้วัดอุณหภูมิที่นิยมกันอย่างแพร่หลายคือ องศาเซลเซียส ( ํC) องศาฟาเรนไฮต์ ( ํF) และเคลวิน (K) โดยกำหนดว่า อุณหภูมิที่เป็นจุดเยือกแข็งของน้ำบริสุทธิ์ คือ 0 องศาเซลเซียส หรือ 32 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 273 เคลวิน และอุณหภูมิที่เป็นจุดเดือดของน้ำบริสุทธิ์ คือ 100 องศาเซลเซียส หรือ 212 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 373 เคลวิน
เมื่อพิจารณาความสัมพันธ์จะพบว่าอัตราส่วนระหว่าง
อุณหภูมิที่อ่านได้ – จุดเยือกแข็ง / จุดเดือด – จุดเยือกแข็ง
ของเทอร์มอมิเตอร์ใด ๆ ย่อมมีค่าคงที่เสมอ เขียนในรูปเศษส่วนอย่างต่ำจะสรุปเป็นสูตรได้ ดังนี้
นั่นคือ การเปลี่ยนองศาระหว่าง องศาเซลเซียส องศาฟาเรนไฮต์ เคลวิน และองศาโรเมอร์ สูตรดังนี้
(c/5) = (f-32)/9 = (K-273)/5 = (R/4)
ภาพที่ 1 เปรียบเทียบสเกลอุณหภูมิทั้ง 3 ระบบ
ความสัมพันธ์ของสเกลอุณหภูมิ
ระยะสเกลฟาเรนไฮต์ | = | = |
ระยะสเกลเซลเซียส | = | = |
สเกลทั้งสองมีความแตกต่างกัน | = 180/100 | = 1.8 |
ความสัมพันธ์ของสเกลทั้งสองจึงเป็นดังนี้
°F | = (1.8 X °C) + 32 |
°C | = (°F -32) / 1.8 |
ตัวอย่าง อุณหภูมิของร่างกายมนุษย์ 98.6°F คิดเป็นองศาเซลเซียส และเคลวิน ได้เท่าไร
แปลงเป็นองศาเซลเซียส = (°F -32) / 1.8
= (98.6 -32) / 1.8
= 37°C
แปลงเป็นองศาสัมบูรณ์ = 37+ 273 K
= 310 K
เริศค่ะ เนื้อหาเหมาะสมกับนักเรียนมากค่ะ เหมาะสมจริงๆ กับคำว่า แม่พิมพ์ของชาติ 555+
ตอบลบรู้สึกว่ามั่วๆไงไม่รุ้นะ
ตอบลบ