Termometre Nedir? İcadı ve Tarihçesi

4819_termometre1İsmi Fransızca “thermometre” den gelen, sıcaklığı ölçmede kullanılan aygıttır. Termometreyi ilk olarak Galilei keşfetmiştir ve bu aleti 1597’den önce yapmıştır. Sıvılı, maksimumlu ve minimumlu, tıbbi, buhar basınçlı, gazlı, diferansiyel ve duyarlı pratik olmak üzere pek çok çeşidi vardır.

Sıvılı termometrelerde, belirli bir sıvı kütlesinin sıcaklığa bağlı olarak genleşmesi gözlenir. Günümüzdeki termometreler üst bölümünde ince bir cam tüp bulunan bir hazneden oluşur; tümünün içi kısmen bir sıvıyla (cıva,alkol vb.) doldurulmuştur. Genellikle “Celsius” taksimatı adı verilen taksimat kullanılır; bu taksimatta erimekte olan buzun sıcaklığı 0 santigrata, kaynamakta olan suyun sıcaklığıysa, 100 santigrata denk düşer; bu iki karşılaştırma noktası arasındaki uzaklık “Celsius” adı verilen 100 eşit bölüme ayrılmıştır. Fahreneit ölçeğinde, 0 santigrata 32 fahreneit, 100 santigratda 212 fahreneide denk düşer. Fahreneid derecesi cinsinden ifade edilen f sıcaklığına dek düşen t sıcaklığı, t=(5/9) (f-32) bağlantısıyle elde edilir. Termometrelerin doldurulmasında çeşitli sıvılar kullanılır; donma noktaları ve kaynama sıcaklıkları bu sıvıların kulllanılabilme sınırlarını belirler. -38,8C’ta kaynayan cıvanın, bu bakımından çok geniş bir kullanım alanı vardır. Bununla birlikte sıcaklığın oldukça düşük olduğu bölgelerde alkol kullanmak yararlıdır. Çok düşük sıcaklıklar için, sıvı hava sıcaklığında donmayan, toluen yada kimi petrol eterleri kullanılır.

4819_termometre_2Maksimum ve minimumlu termometreler, aşağıya doğru yönlendirilmiş sıvı sütununun, bir cıva sütununu “U biçimde” bir tüp içine ittiği alkollü termometrelerdir. Tüp içinde, cıva yüzeylerinin herbirinin üzerinde, küçük hafif bir gösterge bulunur; cıvayla beraber yükselen gösterge cıva düzeyi düştüğünde ulaştığı yükseklikte sabit akaır. Genellikle üstü camla kaplı manyetik bir metal parçasından oluşan göstergenin. bir mıkantıs yardımıyla yeniden cıva ile teması sağlanır. Tıbbi termometreler, 32 ile 44C arasında taksimatı bulunan bir termometredir; her derecesi eşit parçaya bölünmüştür. Bu termometreler vücut sıcaklığını ölçmede kullanılır. En çok kullanılanları cıvalı ve maksimumludur; soğuma sırasında cıva sütunu alt bölümünden ayrılır ve tepesi istenilen sıcaklığı göstermeye devam eder. Sıcaklığın okunmasından sonra eski konumuna getirmek için alet aşağıdan yukarı doğru sallanır. Buhar basınçlı termometreler, çift metal şeritli termometrelerdir. Pek duyarlı olmamakla birlikte sağlam olan bu iki tip termometre, elektrik kontağını çalıştırmak için kaydedici termometrelerde yada termostadlarda yaygın olarak kullanılır.

Gazlı termometreler, en duyarlı sıcaklık ölçümlerinde termometrik büyüklük olarak hacmi sabit tutulan bir gaz kütlesinin basıncı ölçülür. Aygıt cıvalı bir manometreye bağlı olan, içi gaz dolu olan bir hazneden oluşur. Hazne hem suyun 273, 16K’e eşit olan T3 üçlü nokta sıcaklığına, hem de ölçülecek T sıcaklığına getirilir. Bu sıcaklıkların herbiri için, sabit hacimde tutulan gazın P3 ve P basınçları manometreyle ölçülür. Bilinmeyen sıcaklık, birinci yaklaışklıkla T=273,16 KxP/P3 bağıntısıyla hesaplanır. Ancak, bu sıcaklığı hesaplarken, termometrede kullanılan gazın özelliklerinden kaynaklanan hataları da gazın eş sıcaklık eğrilerinden yararlanarak düzeltmek gerekir. Bu aletlerde kullanılan gazlar, hidrojen,helyum ve azottur. Gazlı termometreler daha çok termodinamik sıcaklıkların belirlenmesi konusunda uzmanlaşmış özel laboratuvarlarda kullanılır.Bunlar sıcaklık ölçümünde temel aletlerdir. Bu termometreler, hidrojenin üçlü noktasından (-259,34C) altının erg, me noktasına kadar (1064,43C) bir sıcaklıklar listesi hazırlamaya olanak verdi ve uluslararası pratik sıcaklık ölçeğinin temelini oluşturdu. Kimi sıcaklık bölgelerinde bir gazın sıcaklığı gerek sesin gaz içinde yayılma hızı (akustik termometre) gerek elektrik sabiti yada kırılma indisi ölçülerek belirlenir.

Duyarlı pratik termometreler, uluslararası pratik sıcaklık ölçeği kullanışlı ve duyarlı aletleri ayarlamaya olanak verir: Platin dirençli termometre, -180 ile 600C arasında kullanılır; bu termometre platin bir telin, elektrik direncinin sıcaklığına göre değişimine dayanır; paltin-radyumlu platin ısıl çifti, 600 ile 1100C arasında kullanılır;monokromatik optik prometre, kara cismin ışıma yasalarını kullanarak altının ergime noktasının ötesinde ölçeğin dış değer biçimine olanak verir. Daha duyarlı, daha ucuz yada diğer sıcaklık alanlarında kullanılabilir dirençli termometreler yapmak için başka malzemelerden yararlanılır. Örneğin termistanslar sıcaklık katsayıları platininkinden çok daha büyük olan dirençlerdir. bunula yapılan termometreler, genellikle yukarıdakiler kadar doğru sonuç vermez; termometreler tek tek ve sık sık aralıklarla ayarlanmalıdır.

Çok düşük sıcaklıkların ölçülmesi, 15K’in (-285’C’ın) altındaki sıcaklıkları ölçmek için çeşitli olaylardan yararlanılır: sıvı helyumun doymuş buhar basıncı, saf metal dirençler, ısıl gürültü, paramanyetik maddelerin manyetik mıknatıslanırlıkları, nükleer manyetik rezonans, helyum 3’ün katılaşma basıncı. Böylece 0,001 K2e kadar olan, hatta daha düşük sıcaklıklar ölçülebilir. Diferansiyel termometreler, Leslie’nin tasarladığı çok duyarlı aygıtlardır. İçinde renkli bir sıvı bulunan küçük çaplı bir boruyla alt bölümünden birleştirilmiş, içi hava dolu iki cam küreden oluşur. iki küre arasındaki en küçük sıcaklık farkı sıvının yer değiştimesine yol açar. Termoelektrik çiftlerde diferansiyel termometrelerdir.

Yazar: Tuncay Bayraktar