Nhiệt độ là gì? Tìm hiểu về thang đo và các dụng cụ đo
Nhiệt độ là gì? Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng trong cuộc sống, tác động và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ, tâm trạng, đời sống của chúng ta. Tuy vậy, bạn đã biết bản chất của nhiệt độ là gì chưa? Hôm nay Thiết bị điện Goldsun sẽ cùng bạn tìm hiểu thông qua bài viết này nhé.
Nhiệt độ là gì?
Nhiệt độ là tính chất vật lý của vật chất hiểu nôm na là thang đo độ “nóng” và “lạnh”. Nó là biểu hiện của nhiệt năng, có trong mọi vật chất, là nguồn gốc của sự xuất hiện nhiệt, một dòng năng lượng, khi một vật thể tiếp xúc với vật khác lạnh hơn.
Nhiệt độ được đo bằng nhiệt kế. Nhiệt kế được hiệu chuẩn trong các thang nhiệt độ khác nhau mà trước đây đã sử dụng các điểm chuẩn và chất đo nhiệt khác nhau để định nghĩa.
Thang đo nhiệt độ phổ biến nhất là thang đo Celsius (trước đây gọi là C, ký hiệu là °C), các thang đo Fahrenheit (ký hiệu là °F), và thang đo Kelvin (ký hiệu là K). Thang đo Kelvin chủ yếu sử dụng cho các mục đích khoa học của công ước của Hệ đơn vị quốc tế (SI).
Nhiệt độ lý thuyết thấp nhất là độ không tuyệt đối, tại đó không thể rút thêm nhiệt năng từ một vật thể. Bằng thực nghiệm, người ta thấy con người chỉ có thể tiếp cận đến rất gần, nhưng không thể đạt tới nhiệt độ này. Điều này được công nhận trong định luật thứ ba của nhiệt động lực học.
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong tất cả các lĩnh vực khoa học tự nhiên, bao gồm vật lý, hóa học, khoa học Trái Đất, thiên văn học, y học, sinh học, sinh thái và địa lý cũng như hầu hết các khía cạnh của cuộc sống hàng ngày.
Một số yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ là gì?
- Các tính chất vật lý của vật chất bao gồm pha (rắn, lỏng, khí hoặc plasma), tỷ trọng, độ hòa tan, áp suất hơi, độ dẫn điện.
- Tốc độ và mức độ xảy ra các phản ứng hóa học.
- Số lượng và tính chất của bức xạ nhiệt phát ra từ bề mặt của một vật thể.
- Tốc độ âm thanh là một hàm của căn bậc hai của nhiệt độ tuyệt đối.
Một số thang đo nhiệt độ là gì
Các thang đo nhiệt độ khác nhau theo hai cách: điểm được chọn là 0 độ và độ lớn của các đơn vị hoặc độ tăng dần trên thang đo.
Các loại thang đo thường được sử dụng
Thang độ C (°C) được sử dụng để đo nhiệt độ phổ biến ở hầu hết các nước trên thế giới. Đó là một thang đo thực nghiệm được phát triển bởi một tiến bộ lịch sử, dẫn đến điểm 0 °C của nó được xác định theo điểm đóng băng của nước và các độ bổ sung được xác định sao cho 100 °C là điểm sôi của nước ở áp suất khí quyển tại mực nước biển.
Vì khoảng cách 100 độ này, nó được gọi là thang độ bách phân.[3] Kể từ khi tiêu chuẩn hóa kelvin trong Hệ thống đơn vị quốc tế, sau đó nó đã được xác định lại theo các điểm cố định tương đương trên thang Kelvin, và do đó nhiệt độ tăng một độ C giống như tăng một độ kelvin, mặc dù chúng khác nhau bởi một hiệu số xấp xỉ 273,15.
Hoa Kỳ thường sử dụng thang đo Fahrenheit, trên đó nước đóng băng ở 32 °F và sôi ở 212 °F ở áp suất khí quyển mực nước biển.)
Độ không tuyệt đối
Ở nhiệt độ không tuyệt đối, không thể rút được bất kỳ năng lượng nào nữa khỏi vật chất dưới dạng nhiệt, một thực tế được thể hiện trong định luật thứ ba của nhiệt động lực học. Ở nhiệt độ này, vật chất không chứa nhiệt năng vĩ mô, nhưng vẫn có năng lượng điểm không cơ lượng tử như nguyên lý bất định đã dự đoán. Điều này không đi vào định nghĩa của nhiệt độ tuyệt đối.
Về mặt thực nghiệm, độ không tuyệt đối chỉ có thể được tiếp cận rất gần, nhưng không bao giờ có thể đạt được trên thực tế. Nếu có thể làm nguội một hệ thống đến độ không tuyệt đối, tất cả chuyển động cổ điển của các hạt của nó sẽ ngừng lại và chúng sẽ hoàn toàn nghỉ ngơi theo nghĩa cổ điển này. Độ không tuyệt đối, được định nghĩa là 0 K, xấp xỉ bằng -273.15°C, hoặc -459.67°F
Thang đo tuyệt đối
Đề cập đến hằng số Boltzmann, đến phân bố Maxwell – Boltzmann, và định nghĩa cơ học thống kê Boltzmann về entropy, khác với định nghĩa Gibbs, cho các hạt vi mô chuyển động độc lập, không tính đến thế năng giữa các hạt, theo thỏa thuận quốc tế, nhiệt độ thang đo được xác định và được cho là tuyệt đối vì nó không phụ thuộc vào các đặc tính của các chất và cơ chế nhiệt kế cụ thể.
Ngoài độ không tuyệt đối, nó không có nhiệt độ tham chiếu. Nó được gọi là thang đo Kelvin, được sử dụng rộng rãi trong khoa học và công nghệ. Kelvin (từ được viết bằng chữ thường k) là đơn vị nhiệt độ trong Hệ đơn vị quốc tế (SI). Nhiệt độ của một vật ở trạng thái cân bằng nhiệt động học luôn luôn dương, so với độ không tuyệt đối.
Bên cạnh thang đo Kelvin đã được quốc tế thống nhất, còn có một thang đo nhiệt độ nhiệt động lực học, do Kelvin phát minh, cũng với số 0 của nó ở nhiệt độ không tuyệt đối.
Nhưng liên quan trực tiếp đến các khái niệm nhiệt động lực học vĩ mô thuần túy, bao gồm entropy vĩ mô, mặc dù về mặt kính hiển vi có thể coi là định nghĩa cơ học thống kê Gibbs về entropy cho tập hợp chính tắc, có tính đến thế năng giữa các hạt, cũng như chuyển động của các hạt độc lập, để nó có thể tính đến các phép đo nhiệt độ gần độ không tuyệt đối.
Thang đo này có nhiệt độ chuẩn tại điểm ba trạng thái của nước, giá trị số của nhiệt độ này được xác định bằng các phép đo sử dụng thang đo Kelvin đã được quốc tế thống nhất nói trên.
Thang Kelvin quốc tế
Nhiều phép đo khoa học sử dụng thang nhiệt độ Kelvin (ký hiệu đơn vị: K), được đặt tên để vinh danh nhà vật lý đầu tiên đã định nghĩa nó. Đây là một thang đo tuyệt đối. Điểm 0 bằng số của nó, 0 K, ở nhiệt độ không tuyệt đối. Kể từ tháng 5 năm 2019, mức độ của nó đã được xác định thông qua lý thuyết động học hạt và cơ học thống kê.
Trong Hệ đơn vị quốc tế (SI), độ lớn của kelvin được xác định thông qua các phép đo thực nghiệm khác nhau về năng lượng động học trung bình của các hạt vi mô. Nó được đánh giá bằng số theo hằng số Boltzmann, giá trị của hằng số này được xác định là cố định theo quy ước quốc tế.
Đơn vị đo nhiệt độ là gì?
Nhiệt độ là gì và thường được đo bằng đơn vị nào? Nhiệt độ thường được đo bằng nhiệt kế và tuỳ vào môi trường, tính chất mà được chia thành các đơn vị khác nhau.
Phép đo nhiệt độ bằng cách sử dụng nhiệt kế khoa học hiện đại và thang đo nhiệt độ ít nhất là vào đầu thế kỷ 18, khi Gabriel Fahrenheit điều chỉnh nhiệt kế (chuyển sang thủy ngân) và một thang đo do Ole Christensen Rømer phát triển.
Thang đo Fahrenheit vẫn đang được sử dụng ở Hoa Kỳ cho các ứng dụng phi khoa học.
Nhiệt độ được đo bằng nhiệt kế có thể được hiệu chuẩn theo nhiều thang nhiệt độ. Ở hầu hết thế giới (ngoại trừ Belize, Myanmar, Liberia và Hoa Kỳ), thang độ C được sử dụng cho hầu hết các mục đích đo nhiệt độ.
Hầu hết các nhà khoa học đo nhiệt độ bằng thang độ C và nhiệt độ nhiệt động lực học bằng thang Kelvin, là độ lệch thang độ C sao cho điểm rỗng của nó bằng 0 K = −27315 °C, hoặc độ không tuyệt đối.
Nhiều lĩnh vực kỹ thuật ở Hoa Kỳ, đặc biệt là công nghệ cao và các thông số kỹ thuật của liên bang Hoa Kỳ (dân dụng và quân sự), cũng sử dụng thang đo Kelvin và độ C. Các lĩnh vực kỹ thuật khác ở Mỹ cũng dựa vào thang đo Rankine (thang đo độ F đã thay đổi) khi làm việc trong các lĩnh vực liên quan đến nhiệt động lực học như đốt cháy.
Đơn vị độ C (°C)
Đây là đơn vị được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất tại Việt Nam. Đơn vị này được đề ra nhờ sự quan sát trạng thái của nước. Đơn vị này có thang đo từ 0 đến 100 độ C. Tương đương với mức đóng băng của nước (0°C) và nhiệt độ sôi của nó (100°C).
Đơn vị độ F (°F)
So với Việt Nam, đơn vị này được sử dụng phổ biến hơn ở các nước Châu Âu hay Châu Mỹ. Đơn vị này được phát triển bởi một nhà khoa học tên Fahrenheit. Các xác định thanh đo của ông cũng rất khác biệt.
Giá trị mốc đầu tiên ông xác định được bằng cách lấy nhiệt độ thấp nhất mùa đông năm 1708 – 1709, tại quê hương ông. Giá trị thứ hai ông lấy nhiệt độ đóng băng của nước tinh khiết, và điểm mốc cuối cùng là nhiệt độ cơ thể của một người khỏe mạnh.
Tuy nhiên, thang đo này vẫn tồn tại rất nhiều bất cập. Do vật nó đã được sửa lại để đúng hơn với các phát hiện mới hơn.
Đơn vị độ K (°K)
Đây là đơn vị đo nhiệt độ được công nhận bởi hệ đo lường quốc tế (SI).
Bởi tính chất có thể xác định được nhiệt độ thấp nhất mà một vật có thể đạt được, do đó độ K còn được gọi với cái tên “nhiệt độ tuyệt đối”. Theo đơn vị này, nước đang sôi được xác định có nhiệt độ là 546 °K.
Đơn vị độ Newton
Đơn vị này đực đặt theo tên nhà Vật lý vĩ đại Issac Newton. Được xuất hiện vào năm 1700, tuy nhiên đơn vị đo này không được biết đến và sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Một số phương pháp để đo nhiệt độ là gì?
Người ta thường đo nhiệt độ bằng những phương pháp nào?
Đo bằng phương pháp trực tiếp
Để đo nhiệt độ bằng phương pháp trực tiếp người ta có thể sử dụng nhiệt kế theo tính chất truyền nhiệt từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
Bằng cách cho nhiệt kế tiếp xúc trực tiếp với vật đo để nhiệt độ từ vật truyền sang nhiệt kế và khi nhiệt kế ở trạng thái cân bằng thì nhiệt độ sẽ hiển thị.
Song, phương pháp này cũng còn nhiều điểm hạn chế ở việc có thể xảy ra sai số do nhiều yếu tố bên ngoài tác động, không thể sử dụng với các vật nhiệt độ cao hay quá xa.
Nhiệt kế thuỷ ngân thường được chúng ta sử dụng để đo nhiệt độ cơ thể con người.
Các thiết bị để đo này phổ biến nhất và hay được dùng trong công nghiệp chính là: đồng hồ đo nhiệt độ
Đo bằng phương pháp gián tiếp
Đo nhiệt độ bằng phương pháp gián tiếp được thông qua quang phổ, dựa vào màu sắc, ánh sáng mà vật phát ra, từ đó xác định được nhiệt độ của vật thể. Nhìn vào màu sắc trên biểu đồ nhiệt độ chúng ta có thể phân biệt được nhiệt độ của từng vùng khác nhau khi đối chiếu với bảng nhiệt độ tương ứng.
Khi nhiệt độ của vật thay đổi, ánh sáng tại điểm/vật đó cũng thay đổi, từ đó ta xác định được nhiệt độ của chúng.
Ưu điểm của phương pháp này là có thể đo được các vật/không gian ở xa, thậm chí là nhiệt độ cao như Mặt trời hay các ngôi sao, hành tinh khác trong vũ trụ.
Thiết bị để đo nhiệt độ là gì
Hiện nay trên thị trường có thể sử dụng rất nhiều thiết bị để có thể đo được nhiệt độ, và các phương pháp đo cũng được chúng tôi trình bày ở trên, dưới đây là các thiết bị đo nhiệt độ phổ biến nhất mà có thể các bạn đã nắm rõ:
- Đồng hồ đo nhiệt độ
- Đồng hồ đo nhiệt độ điện tử
- Bộ điều khiển nhiệt độ
- Đồng hồ đo nhiệt độ chân sau
- Đồng hồ đo nhiệt độ dạng dây
Hi vọng thông qua bài viết trên của chúng tôi, các bạn đã có cho mình các câu trả lời cho các vấn đề như: nhiệt độ là gì, đơn vị đo nhiệt độ, cách xác định nhiệt độ. Nếu có bất kì góp ý hay thắc mắc nào về bài viết trên các bạn có thể để lại chúng cho Thiết bị điện Goldsun bên dưới phần bình luận. Xin cảm ơn.
