สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับอุณหภูมิและความร้อน

เมื่อเราออกแดดนานพอเหงื่อออกจากความร้อน ความร้อนนี้เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งจากแสงอาทิตย์ที่ส่องมาถึงพื้นผิวโลก ก้อนน้ำแข็งจะละลายเมื่อโดนแสงแดดด้วย ทุกอย่างเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิและความร้อน

อุณหภูมิและความร้อนคืออะไร? อะไรคือความแตกต่างและความสัมพันธ์ของพวกเขา? โดยทั่วไปความร้อนคือพลังงานที่เคลื่อนที่ในขณะที่อุณหภูมิเป็นเพียงตัวชี้วัดเพื่อแสดงระดับความร้อนหรือความเย็นของบางสิ่ง ถ้าความร้อนเป็นสาเหตุอุณหภูมิก็เป็นผล

ตัวอย่างเช่นน้ำแข็งละลายเกิดขึ้นเนื่องจากมีการถ่ายเทพลังงานแสงอาทิตย์ผ่านการแผ่รังสี นอกเหนือจากการแผ่รังสีแล้วความร้อนยังสามารถเคลื่อนที่ได้โดยการนำและการพาความร้อน

อุณหภูมิและความร้อน

ดังนั้นก่อนที่เราจะพูดถึงเรื่องนี้ต่อไปเรามาทำความเข้าใจกันก่อนว่าอุณหภูมิและความร้อนคืออะไร

ความร้อน

ความร้อนเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่ถูกถ่ายทอดระหว่างระบบหรือระบบสองระบบขึ้นไปและสภาพแวดล้อมโดยอาศัยความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างกัน ความร้อนอยู่ในหน่วยจูล อย่างไรก็ตามมักใช้หน่วยแคลอรี่เดียวกับ 4.2 จูล

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้การถ่ายเทความร้อนสามารถเกิดขึ้นได้สามวิธี ได้แก่ การนำการพาความร้อนและการแผ่รังสี

การนำความร้อนเป็นกระบวนการถ่ายเทความร้อนเมื่อความร้อนถูกถ่ายโอนจากปลายที่ร้อนกว่าไปยังปลายที่เย็นกว่าของวัตถุโดยไม่มีการเคลื่อนที่จริงของโมเลกุล การนำเกิดขึ้นเมื่อความร้อนเคลื่อนผ่านของแข็ง

(อ่านเพิ่มเติม: แนวคิดเรื่องปริมาณและหน่วยในการวัด)

มีวัสดุหลายอย่างที่สามารถเป็นตัวนำหรือไม่ก็ได้ ตัวนำที่ดีช่วยให้พลังงานความร้อนไหลผ่านการนำไฟฟ้าได้ง่ายตัวอย่างเช่นเหล็กเงินและทองแดง ในขณะเดียวกันตัวนำที่ไม่ดีก็ไม่สามารถนำพลังงานความร้อนได้อย่างเหมาะสมตัวอย่างเช่นแก้วและพลาสติก พวกเขายังเรียกว่าฉนวน

การพาความร้อนคือการถ่ายเทความร้อนในของเหลวจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นไปยังอุณหภูมิที่ต่ำลงเนื่องจากการเคลื่อนที่ของของเหลว การพาความร้อนสามารถเกิดขึ้นได้ในของเหลวและก๊าซ การกระจัดของการพาความร้อนมาพร้อมกับการกระจัดของอนุภาคดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่ของแข็งจะเกิดขึ้น

การพาความร้อนอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากความหนาแน่นที่แตกต่างกันเนื่องจากความร้อน ความหนาแน่นของวัตถุเย็นมากกว่าของร้อน ตัวอย่างของการถ่ายเทความร้อนโดยการพาความร้อนคือเมื่อเราต้มน้ำ น้ำที่อยู่ด้านล่างจะร้อนขึ้นก่อนจากนั้นจึงย้ายไปด้านบน น้ำที่อยู่ด้านบนเย็นกว่ามีมวลของวัตถุมากกว่าน้ำร้อนดังนั้นจึงหยดลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง

ในที่สุดการถ่ายเทความร้อนอาจเกิดขึ้นได้ด้วยรังสี การแผ่รังสีเกิดขึ้นเมื่อการถ่ายเทความร้อนไม่ต้องการสื่อใด ๆ เช่นแสงแดดส่องถึงพื้นโลก ระหว่างดวงอาทิตย์และโลกมีเพียงสุญญากาศ แต่เรายังสัมผัสได้ถึงพลังงานความร้อนของดวงอาทิตย์

อุณหภูมิ

อุณหภูมิและความร้อนมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันเนื่องจากมีความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ การถ่ายเทความร้อนสามารถพิสูจน์และวัดได้จากอุณหภูมิ ตัวอย่างหนึ่งคืออากาศในตอนกลางวันรู้สึกร้อนขึ้นในตอนกลางคืน เนื่องจากในระหว่างวันดวงอาทิตย์จะแผ่พลังงานความร้อนออกมาและสัมผัสได้ถึงพื้นโลก แต่ตอนกลางคืนเราไม่ได้รับแสงแดดอุณหภูมิจึงไม่สูงเหมือนตอนกลางวัน

มีเครื่องมือหลายอย่างที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิซึ่งหนึ่งในนั้นคือเทอร์โมมิเตอร์ อุณหภูมิจะถูกกำหนดโดยการอ่านระดับของของเหลวในเทอร์โมมิเตอร์ด้วยความช่วยเหลือของระดับองศาที่พบในเทอร์โมมิเตอร์ แต่ปัจจุบันมีเทอร์โมมิเตอร์ดิจิตอลจำนวนมากที่แสดงจำนวนองศาของอุณหภูมิที่วัดได้โดยตรง เทอร์มอมิเตอร์แบบดั้งเดิมใช้หลักการขยายตัวของสารเนื่องจากพลังงานความร้อน

เทอร์มอมิเตอร์สำหรับวัดอุณหภูมิมีสามประเภท ได้แก่ เทอร์มอมิเตอร์ทางคลินิกเทอร์มอมิเตอร์ในห้องปฏิบัติการและเทอร์มอมิเตอร์ต่ำสุดสูงสุด

เครื่องวัดอุณหภูมิทางคลินิกมักใช้เพื่อวัดอุณหภูมิร่างกายของมนุษย์และมีช่วง จำกัด ที่อุณหภูมิสูงแก้วและปรอทในเทอร์โมมิเตอร์จะขยายตัวจนถึงระดับที่นำไปสู่การแตกของเทอร์โมมิเตอร์ ไม่สามารถใช้เทอร์โมมิเตอร์ทางคลินิกเพื่อวัดความร้อนสูงเช่นบริเวณที่เกิดไฟไหม้เนื่องจากแก้วสามารถละลายได้

เครื่องวัดอุณหภูมิในห้องปฏิบัติการใช้เพื่อวัดอุณหภูมิของวัตถุอื่นที่ไม่ใช่ร่างกายมนุษย์ อุณหภูมิอยู่ระหว่าง -10oC ถึง 110oC เทอร์โมมิเตอร์ชนิดสุดท้ายคือเทอร์โมมิเตอร์ต่ำสุดสูงสุดที่ใช้วัดอุณหภูมิสูงสุดและต่ำสุดสำหรับวันนั้น โดยปกติจะใช้ในการวัดสภาพอากาศ