Temperatuuri mõõtmine

Temperatuuri mõõtmiseks on vaja mõõtevahendit, mille abil saaks arvuliselt väljendada temperatuuri väärtust mingites kokkulepitud mõõtühikutes. Temperatuuri mõõtmiseks kasutatakse enamasti Celsiuse skaalat - pärit aastast 1742, kuid näiteks Suurbritannias ja Ameerikas kasutatakse põhiliselt Fahrenheiti skaalat, mis on veidi vanem kui Celsiuse skaala - aastast 1724. Füüsikateaduses kasutatakse ka Kelvini skaalat, see on absoluutne temperatuuriskaala, kus minimaalne temperatuur  0°K (absoluutne null) tähistab sellist temperatuuri, kus soojusliikumine täiesti puudub. Absoluutne null vastab Celsiuse skaalal temperatuurile 0°K = -273,15°C - see temperatuur on aga põhimõtteliselt saavutamatu. Madalaim temperatuur, mis on laboritingimustes saavutatud, on väga lähedal absoluutsele nullile - mõnisada triljondikku kraadi üle absoluutse nulli. 

Temperatuuri mõõtmiseks kasutatakse termomeetrit. Kuna pole võimalik mõõta aine osakeste liikumise kiirust, tuleb temperatuuri mõõtmiseks mõõta teisi aine omadusi, mis sõltuvad temperatuurist ja mida on võimalik mõõta. Üks teada-tuntud vedelike omadus on vedelike paisumine sõltuvalt temperatuurist: mida suurem on vedeliku temperatuur, seda suurem on selle vedeliku ruumala.

Ruumala muutumise mõõtmiseks pannakse vedelik kitsasse silindrikujulisse suletud anumasse, mille alumises otsas on reservuaar vedeliku jaoks. Termomeetri täidisaine võib olla näiteks elavhõbe, piiritus, glütseriin või toluool. Keha temperatuuri mõõtmisel viiakse termomeeter selle kehaga kokkupuutesse. Keha ja termomeetri vahel toimub soojusülekanne, kuni lõpuks termomeetri vedeliku ja keha (või ümbritseva õhu) temperatuurid ühtlustuvad. Kui mõõdetava keha temperatuur on kõrgem termomeetri vedeliku temperatuurist, siis termomeetri vedelik soojeneb ja paisub. Kui aga termomeetri vedelik oli algselt kõrgem kui mõõdetava keha temperatuur, siis termomeetri täitevedelik jahtub ja ruumala väheneb.

Selleks, et termomeetriga mõõta temperatuuri Celsiuse skaala järgi, tuleb termomeeter eelnevalt gradueerida. Selleks asetatakse termomeeter algul sulavasse jäässe (0°C) ning märgitakse ära termomeetri vedeliku nivoo asend. Seejärel asetatakse sama termomeeter keevasse vette (100°C) ja märgitakse jälle nivoo asend. Nende kahe nivoo asendi lõik jagatakse sajaks võrdeks osaks.

Erinevad vedelikud paisuvad soojenedes erinevalt, seepärast ei saa kasutada ühe vedelikuga gradueeritud termomeetris mingit teist täitevedelikku, sest sel juhul ei vastaks uue vedeliku näit skaalal tegelikkusele.

Termomeetri valmistamine (pildi autor: Ly Sõõrd)