อุณหภูมิคือปริมาณทางกายภาพที่แสดงความร้อนและความเย็น เป็นการระบุพลังงานความร้อนที่มีอยู่ในสสารซึ่งเป็นที่มาของการเกิดความร้อนและการไหลของพลังงาน เมื่อร่างกายสัมผัสจึงรู้สึกถึงพลังงงานความร้อน
เราสามารถวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมมิเตอร์เพื่อกำหนดคำจำกัดความและหน่วยการวัด หน่วยวัดอุณหภูมิที่พบมากที่สุดคือ
- มาตราส่วนเซลเซียส (เดิมเรียกว่าเซนติเกรด แสดงเป็น °C)
- มาตราส่วนฟาเรนไฮต์ (แสดงเป็น °F)
- มาตราส่วนเคลวิน (แสดงเป็น K) ซึ่งหน่วยเคลวินนี้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์
โดยอนุสัญญาของระบบหน่วยสากล (SI) กำหนดให้หน่วยมาตรฐานอุณหภูมิคือเคลวิด อุณหภูมิตามทฤษฎีต่ำสุดคือศูนย์สัมบูรณ์ (0 Kelvin) ซึ่งไม่สามารถดึงพลังงานความร้อนได้อีกและโมเลกุลไม่เคลื่อนที่จึงไม่เกิดอุณหภูมิแต่อย่างใด
อุณหภูมิมีความสำคัญในทุกสาขาของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ รวมทั้งฟิสิกส์ เคมี ธรณีศาสตร์ ดาราศาสตร์ การแพทย์ ชีววิทยา นิเวศวิทยา วัสดุศาสตร์ โลหะวิทยา วิศวกรรมเครื่องกล และภูมิศาสตร์ตลอดจนทุกแง่มุมของชีวิตประจำวัน
การวัดอุณหภูมิ
เราสามารถวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมมิเตอร์ มีการพัฒนาวิธีการมากมายสำหรับการวัดอุณหภูมิ สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่อาศัยการวัดคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างของวัสดุการทำงานที่แตกต่างกันไป
หนึ่งในอุปกรณ์ที่ใช้กันทั่วไปในการวัดอุณหภูมิคือเทอร์โมมิเตอร์แบบแก้ว ประกอบด้วยหลอดแก้วที่บรรจุปรอทหรือของเหลวอื่นๆ ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารทำงาน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทำให้ของเหลวขยายตัว
ดังนั้นอุณหภูมิสามารถกำหนดได้โดยการวัดปริมาตรของของไหล เทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวมักจะถูกปรับเทียบเพื่อให้สามารถอ่านอุณหภูมิได้ง่ายๆ โดยการสังเกตระดับของของเหลวในเทอร์โมมิเตอร์ เทอร์โมมิเตอร์อีกประเภทหนึ่งที่ไม่ได้ใช้งานจริงมากนัก แต่จากมุมมองทางทฤษฎีที่สำคัญคือเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊ส
อุปกรณ์สำคัญอื่นๆ สำหรับการวัดอุณหภูมิ ได้แก่:
- เทอร์โมคัปเปิล
- เทอร์มิสเตอร์
- เครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน (RTD)
- เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด
- เทอร์โมมิเตอร์อื่นๆ
มาตรฐานการวัดอุณหภูมิ
American Society of Mechanical Engineers (ASME) ได้พัฒนามาตรฐานสองมาตรฐานที่แยกจากกันและชัดเจนเกี่ยวกับการวัดอุณหภูมิ B40.200 และ PTC 19.3
- B40.200-2008: เครื่องวัดอุณหภูมิ การอ่านโดยตรง และการอ่านจากระยะไกล
- PTC 19.3-1974(R2004): รหัสทดสอบประสิทธิภาพสำหรับการวัดอุณหภูมิ
สรุป
บทความนี้ให้ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างพลังงาน ความร้อน และอุณหภูมิ มีการอธิบายหลักการเบื้องหลังเทอร์โมมิเตอร์และเปรียบเทียบหน่วยอุณหภูมิหลักสามระดับ ได้แก่ ฟาเรนไฮต์ เซลเซียส และเคลวิน โดยจะอภิปรายว่าระบบต่างๆ ใช้การอ้างอิงต่างๆ เพื่อหาปริมาณพลังงานความร้อนอย่างไร
- สามหน่วยที่แตกต่างกันสำหรับการวัดพลังงานความร้อน (อุณหภูมิ): ฟาเรนไฮต์ เซลเซียส และเคลวิน
- การวัดทางวิทยาศาสตร์ มักใช้สเกลเคลวินหรือเซลเซียสเป็นหน่วยวัดอุณหภูมิ
- ไม่มีอะไรจะเย็นไปกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งเป็นจุดที่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลทั้งหมดหยุดลง