Definizione della temperatura nella scienza

La temperatura è una misurazione oggettiva di quanto sia caldo o freddo un oggetto. Può essere misurato con un termometro o un calorimetro. È un mezzo per determinare l'energia interna contenuta in un dato sistema.

Poiché gli esseri umani percepiscono facilmente la quantità di caldo e freddo all'interno di un'area, è comprensibile che la temperatura sia una caratteristica della realtà su cui abbiamo una comprensione abbastanza intuitiva. Considera che molti di noi hanno la nostra prima interazione con un termometro nel contesto della medicina, quando un medico (o il nostro genitore) ne usa uno per discernere la nostra temperatura, come parte della diagnosi di una malattia. In effetti, la temperatura è un concetto critico in un'ampia varietà di discipline scientifiche, non solo in medicina.

Calore contro temperatura

La temperatura è diversa dal calore, sebbene i due concetti siano collegati. La temperatura è una misura dell'energia interna di un sistema, mentre il calore è una misura di come l'energia viene trasferita da un sistema (o corpo) a un altro, o di come le temperature in un sistema vengono aumentate o abbassate dall'interazione con un altro. Questo è approssimativamente descritto dalla teoria cinetica, almeno per gas e fluidi. La teoria cinetica spiega che maggiore è la quantità di calore assorbita in un materiale, più rapidamente gli atomi all'interno di quel materiale iniziano a muoversi e, più velocemente si muovono, più aumenta la temperatura. Quando gli atomi iniziano a rallentare il loro movimento, il materiale diventa più fresco. Le cose diventano un po 'più complicate per i solidi, ovviamente, ma questa è l'idea di base.

Scale di temperatura

Esistono diverse scale di temperatura. Negli Stati Uniti, la temperatura di Fahrenheit è più comunemente usata, sebbene il sistema internazionale di unità (unità SI) centigrado (o Celsius) sia usato nella maggior parte del resto del mondo. La scala di Kelvin è usata spesso in fisica ed è regolata in modo tale che 0 gradi Kelvin sia uguale allo zero assoluto, che è, in teoria, la temperatura più fredda possibile e a quel punto tutto il movimento cinetico cessa.

Misurazione della temperatura

Un termometro tradizionale misura la temperatura contenendo un fluido che si espande a una velocità nota man mano che si riscalda e si contrae man mano che si raffredda. Quando la temperatura cambia, il liquido all'interno di un tubo contenuto si sposta lungo una scala sul dispositivo. Come per gran parte della scienza moderna, possiamo guardare indietro agli antichi per le origini delle idee su come misurare la temperatura indietro agli antichi.

Nel I secolo d.C., il filosofo e matematico greco Eroe (o Airone) di Alessandria (10-70 d.C.) scrisse nel suo lavoro "Pneumatica" sul rapporto tra temperatura ed espansione dell'aria. Dopo l'invenzione della Gutenberg Press, il libro di Hero fu pubblicato in Europa nel 1575, la sua più ampia disponibilità ispirò la creazione dei primi termometri nel corso del secolo successivo.

Inventare il termometro

L'astronomo italiano Galileo (1564-1642) fu uno dei primi scienziati che registrarono di aver effettivamente utilizzato un dispositivo per misurare la temperatura, sebbene non sia chiaro se lo costruì da solo o se acquisì l'idea da qualcun altro. Usò un dispositivo chiamato termoscopio per misurare la quantità di caldo e freddo, almeno già nel 1603.

Nel corso del 1600, vari scienziati hanno cercato di creare termometri che misurassero la temperatura mediante un cambiamento di pressione all'interno di un dispositivo di misurazione contenuto. Il medico inglese Robert Fludd (1574-1637) costruì un termoscopio nel 1638 che aveva una scala di temperatura incorporata nella struttura fisica del dispositivo, risultante nel primo termometro.

Senza alcun sistema centralizzato di misurazione, ciascuno di questi scienziati ha sviluppato le proprie scale di misurazione, e nessuno di loro ha davvero preso piede fino a quando il fisico e inventore olandese-tedesco-polacco Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) ha costruito la sua nei primi anni del 1700. Costruì un termometro con alcool nel 1709, ma fu proprio il suo termometro a mercurio del 1714 a diventare lo standard di riferimento per la misurazione della temperatura.

A cura di Anne Marie Helmenstine, Ph.D.