הגדרת טמפרטורה במדע

טמפרטורה היא מדידה אובייקטיבית של האובייקט חם או קר. ניתן למדוד אותו באמצעות מדחום או קלורימטר. זהו אמצעי לקביעת אנרגיה פנימית הכלול במערכת נתונה.

מכיוון שבני האדם תופסים בקלות את כמות החום והקור בתוך אזור, ניתן להבין כי הטמפרטורה היא מאפיין של המציאות שיש לנו אחיזה אינטואיטיבית למדי. קחו בחשבון שרבים מאיתנו מקיימים אינטראקציה ראשונה עם מדחום בהקשר של רפואה, כאשר רופא (או הורה שלנו) משתמש באחד כדי להבחין בטמפרטורה שלנו, כחלק מאבחון מחלה. אכן, טמפרטורה היא מושג קריטי במגוון רחב של תחומים מדעיים, ולא רק רפואה.

הטמפרטורה שונה מ חוםלמרות ששני המושגים קשורים זה לזה. טמפרטורה היא מדד לאנרגיה הפנימית של מערכת, ואילו חום הוא מדד לאופן העברת האנרגיה ממערכת (או גוף) למערכת אחרת, או כיצד הטמפרטורות במערכת אחת עולות או מורידות על ידי אינטראקציה עם אחר. זה מתואר בערך על ידי ה- תיאוריה קינטיתלפחות עבור גזים ונוזלים. התיאוריה הקינטית מסבירה שככל שכמות החום נספגת בחומר, כך יותר במהירות האטומים בתוך אותו חומר מתחילים לנוע, וככל שהאטומים זזים מהר יותר, כך הטמפרטורה גבוהה יותר עולה. כאשר האטומים מתחילים להאט את תנועתם, החומר נעשה קריר יותר. הדברים מסתבכים מעט יותר עבור מוצקים, כמובן, אבל זה הרעיון הבסיסי.

קיימים מספר סולמות טמפרטורה. בארצות הברית נפוצה הטמפרטורה של פרנהייט לרוב, אם כי מערכת היחידות הבינלאומית (יחידת SI) צלזיוס (או צלזיוס) משמש ברוב שאר העולם. ה סולם קלווין משמש לעיתים קרובות בפיזיקה ומותאם כך ש- 0 מעלות קלווין שווה אפס מוחלט, שהיא, בתיאוריה, הטמפרטורה הקרה ביותר האפשרית ובשלב זה כל התנועה הקינטית נפסקת.

מדחום מסורתי מודד טמפרטורה על ידי מכיל נוזל שמתרחב בקצב ידוע כשהוא מתחמם ומתכווץ ככל שהוא מתקרר. כאשר הטמפרטורה משתנה, הנוזל בתוך הצינור הכלול נע לאורך סולם במכשיר. בדומה לחלק גדול מהמדע המודרני, אנו יכולים להביט אחורה אל הקדמונים על מקורם של הרעיונות כיצד למדוד טמפרטורה בחזרה אל הקדמונים.

במאה הראשונה לספירה, הפילוסוף והמתמטיקאי היווני גיבור (או הרון) מאלכסנדריה (10–70 לספירה) כתב בעבודתו "פנאומטיקה" על הקשר בין טמפרטורה להתפשטות של אוויר. לאחר הוצאת גוטנברג הומצא, ספרו של גיבורו ראה אור באירופה בשנת 1575, וזמינותו הרחבה יותר מעוררת השראה ביצירת המדחומים הקדומים ביותר במהלך המאה שלאחר מכן.

האסטרונום האיטלקי גלילאו (1564–1642) היה אחד המדענים הראשונים שרשמו כי השתמשו בפועל במכשיר שנמדד טמפרטורה, אם כי לא ברור אם הוא בנה אותו בעצמו או רכש את הרעיון ממישהו אחר. הוא השתמש במכשיר שנקרא תרמוסקופ כדי למדוד את כמות החום והקור, לפחות כמו כבר בשנת 1603.

לאורך שנות ה- 1600 ניסו מדענים שונים ליצור מדי חום שמדדו טמפרטורה על ידי שינוי לחץ בתוך מכשיר מדידה הכלול. הרופא האנגלי רוברט פלוד (1574–1637) בנה תרמוסקופ בשנת 1638 ובו סולם טמפרטורות מובנה במבנה הפיזי של המכשיר, והתוצאה הייתה המדחום הראשון.

ללא שום מערכת מדידה ריכוזית, כל אחד מאותם מדענים פיתחו סולמות מדידה משלו, ואף אחד מהם לא ממש תפס עד שפיזיקאי וממציא הולנדי-גרמני-פולני דניאל גבריאל פרנהייט (1686–1736) בנה את שלו בראשית שנות ה- 1700. הוא בנה מדחום עם אלכוהול בשנת 1709, אך באמת המדחום מבוסס הכספית שלו משנת 1714 הפך לתקן הזהב של מדידת הטמפרטורה.

נערך על ידי אן מארי הלמנסטין, ד.