Bir maddenin sıcaklığını ölçmek için kullanılan aletlere termometre denir. Sıcaklığın termometre ile ölçülmesi algılama farklılığından kaynaklanan farklı sonuçları ortadan kaldırır.

METAL TERMOMETRELER

Genellikle yüksek sıcaklıkları ölçmek için tasarlanmıştır. Fabrikalarda yüksek sıcaklık ölçümlerinde, fırınlarda ve sanayide kullanılır.

SIVILI TERMOMETRELER

Sıvılı termometreler ile genellikle orta derecede sıcaklıklar ölçülür. Sıvılı termometrelerde alkol ya da cıva kullanılır. Bunun nedeni bu sıvıların sıcaklık değişimine bağlı olarak oldukça iyi genleşmeleridir. Bir sıvılı termometrenin ölçebileceği en yüksek sıcaklık değeri o termometrede kullanılan sıvının cinsine bağlıdır. Bir sıvılı termometre ile ölçüm yaparken termometre sıvısının hal değiştirmemesi gerekir.

Bir sıvılı termometrenin daha hassas ölçüm yapması için:

• Sıvı haznesi büyük olmalıdır.
• Oldukça dar bir kılcal borusu olmalıdır.
• Genleşme katsayısı büyük olan sıvı kullanılmalıdır.
• Sıvının konulduğu kabın genleşme katsayısı küçük olmalıdır.
• Kılcal borunun üst kısmında çok fazla gaz ya da hava olmamalıdır.
• Kılcal borudaki bölme sayısı fazla olmalıdır.

SIVILI TERMOMETRE ÇEŞİTLERİ

Sıvılı termometre yapılırken suyun donma ve kaynama sıcaklıkları esas alınarak bu değerler arası ölçeklendirilir. Özellikleri aynı olan termometreler farklı ölçeklendirildikleri için aynı sıcaklık değerini farklı gösterirler. Cıvalı bir termometre taksimatlandırılırken 1 atmosfer basınçta donmakta olan suyun içine (ısıl dengede olan buz – su karışımına) daldırılır. Borudaki cıva düzeyinin dengede kaldığı noktaya şekil 1 deki gibi 0°C yazılır. Sonra ter-
mometre 1 atmosfer basınçta kaynamakta olan suya daldırılır. Cıva genleşir. Borudaki cıva düzeyinin yükselip dengede kaldığı noktaya da 100°C yazılır. 0°C ile 100°C arası 100 eşit parçaya bölünür. Her bir bölme 1 Celcius derecelik sıcaklığı gösterir.

Bu termometreler çok hassas okumalara yanıt vermekte zorlanır. Ayrıca cıvalı termometrelerde, civanın donma noktası olan -39°C nin altındaki sıcaklıklar okunamaz.

SABİT HACİMLİ GAZLI TERMOMETRELER VE MUTLAK SICAKLIK ÖLÇEĞİ

Sabit hacimli gazlı termometre şekil 2 deki gibi olup bu termometrede okunan sıcaklık değerleri gazın cinsine bağlı değildir. Bu sistemde, sabit hacimdeki gazın basıncının sıcaklıkla değişmesi özelliğinden yararlanılır. Bu termometrede suyun donma noktasını işaretlemek için cam kap ısıl dengede olan buz -su karışımına daldırılır. B kolu, A kolundaki cıva düzeyi ölçekteki sıfırı gösterinceye kadar yükseltilip alçaltılır. Bu durumda A ve B kollarındaki cıva düzeyleri arasındaki h yüksekliğinden yararlanılarak gazın basıncı
bulunur. Daha sonra cam kap kaynamakta olan suya daldırılır. Yine B kolu yükseltilip alçaltılarak A kolundaki cıva düzeyinin ölçeğin sıfır noktasına gelmesi sağlanır. Böylece cam kaptaki gazın hacmi sabit tutulmuş olur. Bu durumda da kollardaki cıva seviyeleri arasındaki farktan yararlanarak gazın basıncı bulunur.

CELCİUS, FAHRENHEİT VE KELVİN SICAKLIK ÖLÇEKLERİ

Celcius sıcaklık eşeli 1 atmosfer basınçta suyun donma noktasını 0°C, kaynama noktasını 100°C, Kelvin sıcaklık eşeli (mutlak sıcaklık eşeli) 1 atmosfer basınçta suyun donma noktasını 273K, kaynama noktasını 373K, ABD’de kullanılan Fahrenheit sıcaklık eşeli de 1 atmosfer basınçta suyun donma noktasını 32°F, kaynama noktasını 212°F olarak almıştır.

Termometrelerle İlgili Çözümlü Örnek Sorular

Örnek 1:

Soru: Bir cıvalı termometre, 15°C sıcaklıkta 6 cm cıva yüksekliği gösteriyor. Aynı termometrede 100°C sıcaklıkta cıva yüksekliği 20 cm oluyor. Eğer termometre 40°C sıcaklıktaki bir ortamda ölçüm yaparsa, cıva yüksekliği kaç cm olur?

Çözüm:
Cıva yüksekliği sıcaklıkla doğru orantılıdır. Önce her 1°C’deki artışı bulalım:

100°C – 15°C = 85°C
20 cm – 6 cm = 14 cm

14 cm / 85°C = 0.1647 cm/°C

Bu durumda, 40°C sıcaklıkta cıva yüksekliği:

40°C – 15°C = 25°C
25°C * 0.1647 cm/°C = 4.1175 cm

6 cm + 4.1175 cm = 10.1175 cm

Yaklaşık olarak cıva yüksekliği 10.12 cm olur.

Örnek 2:

Soru: Bir termometre 0°C’de 5 cm ve 100°C’de 25 cm cıva yüksekliği gösteriyor. Eğer termometre 60°C’yi ölçüyorsa cıva yüksekliği kaç cm olur?

Çözüm:
Her 1°C için cıva yüksekliği artışını bulalım:

25 cm – 5 cm = 20 cm
100°C – 0°C = 100°C

20 cm / 100°C = 0.2 cm/°C

60°C’deki cıva yüksekliği:

0.2 cm/°C * 60°C = 12 cm

Cıva yüksekliği 60°C’de:

5 cm + 12 cm = 17 cm

Termometrede cıva yüksekliği 17 cm olur.

Örnek 3:

Soru: Alkol termometresi -10°C’de 3 cm, 30°C’de ise 15 cm gösteriyor. Bu termometre 0°C’de kaç cm cıva yüksekliği gösterir?

Çözüm:
Sıcaklık farkı başına değişimi bulalım:

15 cm – 3 cm = 12 cm
30°C – (-10°C) = 40°C

12 cm / 40°C = 0.3 cm/°C

0°C ile -10°C arasındaki fark:

0°C – (-10°C) = 10°C

10°C * 0.3 cm/°C = 3 cm

0°C’deki cıva yüksekliği:

3 cm + 3 cm = 6 cm

Sonuç olarak, 0°C’de termometre 6 cm cıva yüksekliği gösterir.

Örnek 4:

Soru: Bir termometre 25°C’de 7 cm, 75°C’de ise 17 cm gösteriyor. Bu termometre 50°C sıcaklıkta kaç cm gösterir?

Çözüm:
1°C başına artışı bulalım:

17 cm – 7 cm = 10 cm
75°C – 25°C = 50°C

10 cm / 50°C = 0.2 cm/°C

50°C ile 25°C arasındaki fark:

50°C – 25°C = 25°C

25°C * 0.2 cm/°C = 5 cm

50°C’deki cıva yüksekliği:

7 cm + 5 cm = 12 cm

Termometrede cıva yüksekliği 12 cm olur.

Örnek 5:

Soru: Bir cıvalı termometre 10°C’de 4 cm, 60°C’de ise 19 cm cıva yüksekliği gösteriyor. Termometre 40°C’de kaç cm cıva yüksekliği gösterir?

Çözüm:
1°C başına artışı bulalım:

19 cm – 4 cm = 15 cm
60°C – 10°C = 50°C

15 cm / 50°C = 0.3 cm/°C

40°C ile 10°C arasındaki fark:

40°C – 10°C = 30°C

30°C * 0.3 cm/°C = 9 cm

40°C’deki cıva yüksekliği:

4 cm + 9 cm = 13 cm

Termometrede cıva yüksekliği 13 cm olur.