Lämpötila | kuinka kuuma tai kylmä jokin on
Lämpötila tarkoittaa sitä, kuinka kuuma tai kylmä jokin on. Kehomme voi tuntea eron kuuman ja kylmän välillä. Lämpötilan mittaamiseksi tarkemmin voidaan käyttää lämpömittaria. Lämpömittareissa käytetään lämpötila-asteikkoa, jonka avulla voidaan mitata, kuinka kuuma tai kylmä jokin asia on. Suurimmassa osassa maailmaa käytetty asteikko on celsiusasteissa, joita joskus kutsutaan myös asteikoksi. Yhdysvalloissa ja joissakin muissa maissa käytetään useammin Fahrenheit-asteita, kun taas tiedemiehet käyttävät lämpötilan mittaamiseen useimmiten kelviniä, koska se ei koskaan laske nollan alapuolelle.
Tieteellisesti lämpötila on fysikaalinen suure, joka kuvaa, kuinka nopeasti molekyylit liikkuvat materiaalin sisällä. Kiinteissä aineissa ja nesteissä molekyylit värähtelevät aineessa olevan kiinteän pisteen ympärillä, mutta kaasuissa molekyylit ovat vapaassa liikkeessä ja kimpoilevat toisistaan matkalla. Kaasussa kaasun lämpötila, paine ja tilavuus liittyvät läheisesti toisiinsa fysiikan lain mukaan.
Lämpötila-asteikot
Hyödylliset lämpötilat
Lämpötila-asteikkoja keksiessään tiedemiehet havaitsivat, että tietyt asiat olivat aina suunnilleen samassa lämpötilassa:
- Vesi jäätyy lämpötilassa 0 °C, 32 °F tai 273,15 K.
- Lämpötila ihmiskehossa on lähellä 37 °C:ta eli 98 °F.
- Vesi kiehuu 100 °C:ssa, 212 °F:ssa tai 373,15 K:ssa.
- Asiat alkavat hehkua Punaisen kuumina noin 550 °C:n, 1 000 °F:n tai 800 K:n lämpötilassa.
- Asiat alkavat hehkua Valkoisen kuumina noin 1 300 °C:ssa, 2 400 °F:ssa tai 1 600 K:ssa.
- Kylmin mahdollinen lämpötila on absoluuttinen nolla. Absoluuttinen nollapiste on 0 K, -459 °F tai -273,15 °C. Absoluuttisessa nollapisteessä molekyylit ja atomit pysähtyvät, joten niillä ei ole lämpöenergiaa.
- Korkein mahdollinen lämpötila on Planckin lämpötila. Kun asiat kuumenevat, ne hehkuvat. Ensin punaisena, jonka aallonpituus on pitkä, ja lopulta sinisenä, jonka aallonpituus on lyhyt. Mitä kuumempia ne ovat, sitä lyhyemmällä aallonpituudella ne hehkuvat. Planckin lämpötilassa tämä aallonpituus on mahdollisimman lyhyt. On huomattava, että tästä eteenpäin järjestelmään voitaisiin lisätä lisää energiaa, mutta emme kuitenkaan tiedä, mitä tapahtuisi. Planckin lämpötila on äärimmäisen korkea, 141 678 400 400 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 K tai °C eli 255 021 120 120 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 °F.
Lämpötila ja lämpö
Lämpötila ei ole sama kuin lämpö. Lämpö on energiaa, joka siirtyy yhdestä kohteesta jäähdyttäen sitä toiseen lämmittäen sitä. Lämpötila mittaa molekyylien liikkeitä (värähtelyä) jonkin asian sisällä. Jos esineen lämpötila on korkea, se tarkoittaa, että sen molekyylien keskinopeus on nopea. Asialla voi olla korkea lämpötila, mutta koska se sisältää hyvin vähän tai kevyitä atomeja, siinä on hyvin vähän lämpöä.
Lämpökapasiteetti
Lämpökapasiteetiksi kutsutaan sitä lämpömäärää, joka tarvitaan aineen nostamiseksi yhden asteen korkeammaksi. Eri aineilla on erilaiset lämpökapasiteetit. Esimerkiksi kilogramman veden lämpökapasiteetti on suurempi kuin kilogramman teräksen. Tämä tarkoittaa, että veden lämpötilan nostamiseen 1 °C:n verran lämpimämmäksi tarvitaan enemmän energiaa kuin teräksen lämpötilan nostamiseen 1 °C:n verran.
Sää
Lämpötila on myös tärkeä sää- ja ilmastotekijä. Se liittyy ilmassa olevan lämpöenergian määrään. Isotermikarttoja käytetään osoittamaan, miten lämpötila vaihtelee eri alueilla. Lämpötila on erilainen eri vuorokaudenaikoina, eri vuodenaikoina ja eri paikoissa. Siihen vaikuttaa se, kuinka paljon lämpöä auringon säteet tuovat paikalle (auringonpaiste), kuinka korkealla paikka on merenpinnan yläpuolella ja kuinka paljon lämpöä tuulen ja merivirtojen liikkeet tuovat paikalle.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Kastepiste
- Suhteellinen kosteus
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on lämpötila?
V: Lämpötila tarkoittaa sitä, kuinka kuuma tai kylmä jokin on.
K: Miten voimme mitata lämpötilan tarkasti?
V: Lämpötilan tarkempaan mittaamiseen voidaan käyttää lämpömittaria.
K: Mitä asteikkoa suurin osa maailmasta käyttää lämpötilojen mittaamiseen?
V: Suurin osa maailmasta käyttää lämpötilojen kirjaamiseen celsiusasteita, joita joskus kutsutaan myös asteikoksi.
K: Missä maissa käytetään useammin Fahrenheit-asteita?
V: Fahrenheit-asteita käytetään useammin Yhdysvalloissa ja joissakin muissa maissa.
K: Mitä asteikkoa tutkijat useimmiten käyttävät lämpötilan mittaamiseen?
V: Tutkijat käyttävät lämpötilan mittaamiseen useimmiten kelviniä, koska se ei koskaan laske nollan alapuolelle.
K: Miten molekyylit liikkuvat aineen sisällä?
V: Tieteellisesti lämpötila on fysikaalinen suure, joka kuvaa, kuinka nopeasti molekyylit liikkuvat materiaalin sisällä. Kiinteissä aineissa ja nesteissä molekyylit värähtelevät aineessa olevan kiinteän pisteen ympärillä, mutta kaasuissa molekyylit ovat vapaassa liikkeessä ja kimpoilevat toisistaan matkalla.
Kysymys: Onko olemassa fysiikan lakeja, jotka liittyvät kaasujen lämpötiloihin, paineeseen ja tilavuuteen?
V: Kyllä, on olemassa fysiikan laki, jonka mukaan kaasujen lämpötila, paine ja tilavuus liittyvät läheisesti toisiinsa.
