Temperatura

Bilo da je riječ o temperaturi čovjekovog organizma, zraka ili vode u moru, i ova fizička veličina nam opisuje događaje oko nas na izuzetno precizan i koristan način.

Često koristimo izraze "ledeno", "hladno", "toplo" i "vrelo" kada želimo opisati temperaturu nekog tijela. Što je tijelo hladnije, njegova temperatura je manja. Što je tijelo toplije, temperatura mu je veća.

Temperatura je osnovna fizička veličina kojom se opisuje toplotno stanje neke tvari ili tijela.

Oznaka joj je T, a osnovna mjerna jedinica K (Kelvin).

Mjeri se u različitim skalama, najčešće u Celzijusima (°C) ili Kelvinima (K). Također, u nekim zemljama koristi se i Fahrenheitova skala (°F). Njen mjerni instrument je termometar. Na našim prostorima se koristi Celzijusova skala.

Celzijusova skala široko korištena skala za mjerenje temperature. Tačka smrzavanja vode je postavljena na 0°C, dok je tačka vrenja vode postavljena na 100°C pod standardnim uslovima atmosferskog pritiska.

Slika: digitalni i živin termometar u Celzijusovoj skali

Kelvinova skala je apsolutna termodinamička skala temperature. Nula na Kelvinovoj skali, poznata kao apsolutna nula (-273.15°C), predstavlja teorijski najnižu moguću temperaturu i ekvivalentna je 0 Kelvina. Temperatura u Kelvinima se koristi u mnogim naučnim i tehničkim proračunima.

Fahrenheitova skala je još jedna skala za mjerenje temperature, često korištena u Sjedinjenim Američkim Državama. Tačka smrzavanja vode je postavljena na 32°F, a tačka vrenja vode je postavljena na 212°F pod standardnim atmosferskim pritiskom.

Temperatura se temelji na kinetičkoj energiji čestica unutar tijela ili tvari. Kada se tijelo zagrije, čestice se počinju brže kretati, što rezultira porastom temperature. Kada se tijelo hladi, čestice usporavaju, a temperatura se smanjuje. O kinetičkoj energiji ćete više učiti kada budete izučavali energiju.

Upamtite: Prilikom zagrijavanja tijela ono povećava svoju zapreminu.

Odnos skala:

Slika: Termometar u Celzijusovoj i Farenhajtovoj skali

Odnosi između Celzijusove (°C), Fahrenheitove (°F) i Kelvinove (K) skale temperatura mogu se izraziti kroz matematičke formule. Evo osnovnih formula za pretvaranje između ovih temperatura:

Pretvaranje između Celzijusove i Kelvinove skale:
Kelvin (K) = Celzijus (°C) + 273.15, Celzijus (°C) = Kelvin (K) - 273.15

Pretvaranje između Celzijusove i Fahrenheitove skale:
Fahrenheit (°F) = (Celzijus (°C) · 9/5) + 32, Celzijus (°C) = (Fahrenheit (°F) - 32) · 5/9

Pretvaranje između Kelvinove i Fahrenheitove skale:
Fahrenheit (°F) = (Kelvin (K) - 273.15) · 9/5 + 32, Kelvin (K) = (Fahrenheit (°F) - 32) · 5/9 + 273.15

Zadaci za vježbu:

ZADATAK 1: Pretvoriti 30°C u Kelvinovu i Fahrenheitovu skalu.

Pretvaranje u Kelvinovu skalu:
Koristimo formulu: Kelvin (K) = Celzijus (°C) + 273.15

Za 30°C:
Kelvin (K) = 30°C + 273.15
Kelvin (K) = 303.15K
Dakle, 30°C je ekvivalentno 303.15 Kelvinima.

Pretvaranje u Fahrenheitovu skalu:
Koristimo formulu: Fahrenheit (°F) = (Celzijus (°C) · 9/5) + 32

Za 30°C:
Fahrenheit (°F) = (30°C · 9/5) + 32
Fahrenheit (°F) = 54 + 32
Fahrenheit (°F) = 86°F
Dakle, 30°C je ekvivalentno 86°F.

ZADATAK 2: Pretvoriti 75°F u Celzijusovu i Kelvinovu skalu.

Pretvaranje u Celzijusovu skalu:
Koristimo formulu: Celzijus (°C) = (Fahrenheit (°F) - 32) · 5/9

Za 75°F:
Celzijus (°C) = (75°F - 32) · 5/9
Celzijus (°C) = 43 · 5/9
Celzijus (°C) ≈ 23.89°C
Dakle, 75°F je ekvivalentno približno 23.89°C.

Pretvaranje u Kelvinovu skalu:
Koristimo formulu: Kelvin (K) = (Fahrenheit (°F) - 32) · 5/9 + 273.15

Za 75°F:
Kelvin (K) = (75°F - 32) · 5/9 + 273.15
Kelvin (K) = 43 · 5/9 + 273.15
Kelvin (K) ≈ 295.05K
Dakle, 75°F je ekvivalentno približno 295.05 Kelvinima.

ZADATAK 3: Temperatura u Kelvinovoj skali je 300K. Pretvoriti je u Celzijusovu i Fahrenheitovu skalu.

Pretvaranje u Celzijusovu skalu:
Koristimo formulu: Celzijus (°C) = Kelvin (K) - 273.15

Za 300K:
Celzijus (°C) = 300K - 273.15
Celzijus (°C) = 26.85°C
Dakle, temperatura od 300K je ekvivalentna približno 26.85°C.

Pretvaranje u Fahrenheitovu skalu:
Prvo ćemo pretvoriti temperaturu iz Kelvina u Celzijus, a zatim koristiti formulu za pretvaranje iz Celzijusa u Fahrenheit.

Za 300K:
Celzijus (°C) = 300K - 273.15
Celzijus (°C) = 26.85°C
Sada koristimo formulu za pretvaranje iz Celzijusa u Fahrenheit: Fahrenheit (°F) = (Celzijus (°C) · 9/5) + 32

Fahrenheit (°F) = (26.85°C · 9/5) + 32
Fahrenheit (°F) = 48.33 + 32
Fahrenheit (°F) ≈ 80.33°F
Dakle, temperatura od 300K je ekvivalentna približno 80.33°F.

ZADATAK 4: Imate temperaturu od -10°C. Pretvoriti je u Kelvinovu i Fahrenheitovu skalu.

Pretvaranje u Kelvinovu skalu:
Koristimo formulu: Kelvin (K) = Celzijus (°C) + 273.15

Za -10°C:
Kelvin (K) = -10°C + 273.15
Kelvin (K) = 263.15K
Dakle, temperatura od -10°C je ekvivalentna 263.15 Kelvinima.

Pretvaranje u Fahrenheitovu skalu:
Koristimo formulu: Fahrenheit (°F) = (Celzijus (°C) · 9/5) + 32

Za -10°C:
Fahrenheit (°F) = (-10°C · 9/5) + 32
Fahrenheit (°F) = -18 + 32
Fahrenheit (°F) = 14°F
Dakle, temperatura od -10°C je ekvivalentna 14°F.

Veliki istraživači

Želite izvesti nekoliko eksperimenata vezanih za temperaturu? Na dobrom ste mjestu. U nastavku imate nekolika ideja:

1. Izmjeriti temperaturu sobe

Pribor: Termometar

Termometar postavite uspravno i sačekajte 5 minuta. Nakon toga očitajte vrednost temperature sa skale.

2. Izmjeriti temperaturu tijela

Pribor: Digitalni termometar ili toplomjer

Kada se prehladimo, obično imamo temperaturu. Tada nam obično odrasli daju termometar i kažu da ga stavimo ispod pazuha kako bismo provjerili kolika nam je temperatura. Već znate da je zabrinjavajuće ako imate temperaturu visoku preko 38 stepeni Celzijusa. A koja je normalna temperatura tijela?

To možete lahko provjeriti. Uzmite termometar, upalite ga i pričekajte da displej pokaže "Lo". Nakon što se to prikaže, stavite termometar ispod pazuha i pričekajte dok ne čujete zvučni signal koji označava da je mjerenje završeno. Koju ste temperaturu tijela dobili?

Greške koje se mogu javiti prilikom mjerenja ove temperature obično su: Slaba baterija u digitalnom termometru, ne postavljanje termometra na "Lo" ili početnu tačku, i nepravilno postavljen termometar ispod pazuha.

3. Trčanje

Pribor: Digitalni termometar ili toplomjer, papir i olovka

Ukoliko se tijelo kreće i čestice unutar njega se kreću pa se temperatura tijela poveća. Kako to možemo dokazati?

Jednostavno, izmjerite svoju temperaturu prije trčanja i zapišite vrijednost iste. Nakon toga trčite 5 minuta, pa opet izmjerite temperaturu i zapišite vrijednost.

Da li se temperatura nakon trčanja povisila?

4. Jutro, podne i sumrak

Pribor: Termometar

Ujutru, nakon što se probudite, termometar postavite napolju, u hladu i uspravno. Pet minuta nakon postavljanja očitatajte temperaturu i zapišite rezultat.

Naredno mjerenje temperature je u 13h. I to mjerenje zapišite.

Prije nego Sunce skroz zađe i nastupi mrak, očitajte opet temperaturu i zapišite njenu vrijednost.

Mjerenja označite kao T₁, T₂ i T₃. Ukoliko ste očitali temperature u stepenima Celzijusovim, pretvorite rezultate u Kelvine.

Šta zapažate? Kada je temperatura zraka bila najveća i zašto?