SICAKLIK VE ÖLÇÜMÜ,CELSIUS, FAHRENHELT VE KELVIN ÖLÇEĞİ
Sıcaklık kavramının nicel kavranmasına, fizyolojik etkinliğimiz yeterli ol­mamakta ve kimi zaman bizi yanılgılara götür­mektedir. Biri sıcak, biri ılık, ötekisi de soğuk suyla dolu üç kap alalım. Sol el sıcak, sağ el soğuk suya batırılsın. Sonra her ikisini çıkarıp ılık suya sokarsak, soğuk sudan çıkan elimiz ılık suyu, sıcak sudan çıkana göre daha sıcak algılar, yani sol elimizi soğuk, sağ elimizi ise sıcak suya sokmuş duyusunu ediniriz.
Nesnelerin ısıl niteliklerindeki dereceleme­yi yapmak üzere, sıcak, soğuk gibi nitel terimler yerine, sıcaklık gibi nicel bir terim koymak zorunda kalınmıştır. Sıcaklık dediği­miz bu niteliğin ölçümü için de termometre denen bir nesnel yargılama aracı bulununca birinin sıcak dediğine bir başkasının soğuk demesi önlendiği gibi, ‘’hava sıcaklığı 23°C’dir’’ türünden, doğruluğu belirlenebilir önermeler de elde ederiz. Nitekim, bilim dili günlük dildeki birçok sözcüklerin belirsizliğini böyle nicel öl­çü birimlerini kabul ederek gidermektedir. Günlük dilde “X uzundur” gibi bir anlatımın yerini, bilim dilinde “X’in uzunluğu Y metredir” türün­den anlatım almıştır.
Fiziksel ısı kuramı, sıcaklık ölçümü yoluy­la. ısının nesnel ölçümüyle başlamıştır. Deneyimlerden öğrenildiği üzere; ısı, cisimlerin uzaması ve genleşmesiyle bağlantılıdır. Sıcaklığın öznel kestirimi yerine, nesnel ölçek koy­mak üzere uygun bir yöntem, artan sıcaklıkla tüm cisimlerin hacimlerinin artmasıdır. Buna göre, termometre içindeki cıva, ısındıkça yük­selir. Cıva iplikçiğinin uzunluğu sıcaklığın bir ölçüsü olur.
Drebbel von Alkmaar, 1608 yılında bir yazı­sında yukarıda görülen deneyi anlatmıştır. Isıtılan boynuzlu imbiğin suya daldırılmış ucun­dan kabarcıklar halinde hava çıkmaktadır. Ateş söndürülüp imbik soğutulduğunda, çıkmış olan havaya karşılık gelecek oranda su, imbiğin içine doğru emilmektedir.
Alkmardan önce 1592’ lerde Galilei (1564-1642) havanın genişlemesi­ni, ısı durumunun nitelenmesinde kullanmıştır. Böylece ona, termometrenin bulucu­su da denebilir. İlkel hava termometresinin temel noksanlıkları, gösterdiği değerin büyük ölçüde hava basıncına bağlı olması ve ölçeğin tümüyle isteğe bağlı olarak derecelendirilmesi idi. Buna göre de çeşitli hava termometreleri, aynı sıcaklıkta farklı derecelerde değerler gös­termiş oluyordu.
İlk cıvalı termometre 1620’lerde, çalışma sıvısı olarak suyun kullanıldığı termometreler ise 1630’larda yapılmıştır. Alkollü (ispirtolu) termometreler ise daha sonraları ortaya çıkmıştır.
Bilimsel sıcaklık ölçümünde ilk belirleyici adımı, Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736) atmıştır. Hollanda’da fizik öğrenimi görmüş ve bir ara da İngiltere’de bulunmuş olan Fahrenheit, sonunda camcı ve meteoroloji aygıtları yapım­cısı olarak Amsterdam’a yerleşmiştir. Yaptığı değerli aygıtların sonucunda Londra’daki Royal Şoclety’nin seçkin bir üyesi olan Fahrenheit, termometrelerinde bir sıvının, özellikle de cıvanın genişlemesinden yararlanmıştır, Fahrenheit’ in termometresinin ölçeğinde suyun don­ma noktası 32°’ye, kaynama noktası ise 212 ‘ye karşılık geliyordu. Fransız Röaumur (1683-1757) ise, alkol kullanmış ve suyun donma ve kayna­ma noktaları arasını 80 eşit bölmeye ayırmış­tır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan ölçek ise, İsveçli astronom Anders Celslus (1701 – 1744)’unkidir. Celslus, Uppsala’daki araştırma merkezinde çalışırken, yinelenebilir iki temel sıcaklığı kesin tanımlı sabit değerler olarak bilim dünyasına sunmuştur (1742). 760 mmHg’ lık nurmal barometre düzeyi için buzun ergime noktasını O°C, suyun kaynama noktasını da 100°C kabul etmiştir, “Celsius ölçeği” olarak bilinen bu dereceleme, pratik gereksinmelere çok uygun düşmekteydi. Ne yazık ki. “Fahrenhelt ölçeği” bugüne dek Anglosakson ülkele­rinde inatla kullanılmıştır, İngilizler 100 derece (°F) ateşle hasta yattıklarını söylerken (bu değer Celsius ölçekli termometrede 37.8°C’a kar­şılık gelir) şaşırtıcı olmaktadır.
Cıvalı termometre kullanımı, cıvanın —37°C’ da donması nedeniyle bu sıcaklıkta bir alt sı­nıra sahiptir. Bu durumda ilgi, gazlara yönel­miştir. Helyum, hidrojen ya da azot dışında tüm gazlar, düşük basınçlarda benzer davranış gös­terirler. Her gaz, yeterince düşük basınçlarda “ideal” davranır ve böyle bir ideal gazın ba­sıncının sabit hacimde sıcaklıkla çizgisel art­ması, sıcaklık ölçümünü sağlar. Bir gazın hac­mi sıfırdan küçük olamaz. O halde sıcaklık da, hacmin sıfırına karşılık olan değerden daha kü­çük bir değeri alamaz ve bu sıcaklık değeri, “sıcaklık sıfırı” ya da “mutlak sıfır noktası” diye adlandırılır. Bu nokta, Celsius ölçeğinin sıfır noktasının 273,2° aşağısındadır. Böylece, başlangıç noktası Celsius ölçeğinde —273,2°C’a karşılık gelen ölçeğe “Kelvin ölçeği” denir. Nernst ısı kuramı, mutlak sıfır noktasına (—273’C’a) ulaşılamayacağını söyler. Evrende sarmal biçimli yıldız sistemlerinin dışında sı­caklık, yalnızca bir derecenin kesri kadar mut­lak sıfır noktasının yukarısındadır.
Şuna dikkat edilmelidir ki, hiç bir gerçek gaz, mutlak sıfır noktasına yaklaşıldığında ideal gazın hal denklemine uymaz. Gazlar, artan so­ğutma durumlarında, ideal gaz davranışından saparlar ve sonunda sıvılaşırlar. Helyum gazı bile —269°C’ da sıvılaşır. Bu nedenle, mutlak sıfır noktasının varlığı, ideal gazın hal denkle­minden yalnızca varsayımsal (hipotetik) olarak türetilmektedir.
Sıcaklık ölçmede, maddelerin sıcaklıkla çiz­gisel değişen öteki özellikleri de kullanılabilir, örneğin; platin telin elektriksel direncinin, uy­gun bir metal ya da alaşım telin uzunluğunun, iki metal ya da alaşım arasındaki değme geri­limlinin, ısıtılmış cisimlerin yüksek sıcaklıklar­daki ışıma yeteneğinin ve başka özelliklerin sı­caklıkla çizgisel değişiminden termometre ya­pımında yararlanılmaktadır. Daha gelişkin sıcak­lık ölçme araçlarının yapımı, 2. Dünya Savaşı sonrasında hız kazanmıştır. Gelişmekte olan kimya sanayi, üretim sırasında sıcaklığın sü­rekli denetimini ve yüksek sıcaklıkların ölçümü­nü gerektirmekteydi. Böylece manometrik termometreler, uzama termometreleri, termoçiftler, direnç termometreleri, termistorlar, termoelekt­rik pirometreler, optik pirometreler, radyasyon plormetreleri gibi farklı teknikler geliştirilmiştir.
Bilim ve Teknik/ Zeki Tez
Bilimsel sıcaklık ölçümünde ilk belirleyici adımı kim atmıştır Celsius ölçeği nedir Cıvalı termometre kullanımı hakkında Drebbel von Alkmaar deneyi Fahrenhelt ölçeği nedir Fiziksel ısı kuramı hakkında Gabriel Daniel Fahrenheit İlk cıvalı termometre ne zaman bulunmuştur Kelvin ölçeği nedir mutlak sıfır noktası nedir sıcaklık ölçmede neler kullanılabilir sıcaklık sıfırı nedir termometrenin bulucu­su kimdir