थर्मामीटर के आविष्कार का इतिहास और तापमान के प्रकार। विभिन्न तापमान पैमानों के बारे में

सामग्री:

परिचय

तापमान और थर्मामीटर - घटना का इतिहास

तापमान पैमाने और उनके प्रकार

फ़ारेनहाइट
रेउमुर स्केल
सेल्सीयस
केल्विन स्केल

पूर्णतः शून्य तापमान

प्रभाव तापमान की स्थितिपृथ्वी पर जीवन के लिए

निष्कर्ष

थर्मामीटर और तापमान. उत्पत्ति का इतिहास.

तापमान क्या है

इससे पहले कि हम तापमान सेंसर के बारे में बात करना शुरू करें, आपको समझना चाहिए कि वे क्या हैं।भौतिक विज्ञान की दृष्टि से तापमान . मानव शरीर को तापमान में बदलाव क्यों महसूस होता है, हम क्यों कहते हैं कि आज गर्मी है या बस गर्मी है, और अगले दिन ठंड है, या यहाँ तक कि ठंड भी है।

तापमान शब्द की उत्पत्ति इसी से हुई है लैटिन शब्दटेम्परेचर, जिसका अर्थ है सामान्य अवस्था या उचित विस्थापन। एक भौतिक मात्रा के रूप में, तापमान किसी पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा, अणुओं की गतिशीलता की डिग्री और थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति में कणों की गतिज ऊर्जा को दर्शाता है।

उदाहरण के तौर पर, हवा पर विचार करें, जिसके अणु और परमाणु अव्यवस्थित रूप से चलते हैं। जब इन कणों की गति की गति बढ़ जाती है, तो हवा का तापमान अधिक, हवा गर्म या गर्म भी कहा जाता है। उदाहरण के लिए, ठंडे दिन में हवा के कणों की गति कम होती है, जो सुखद ठंडक या यहां तक कि "कुत्ते की ठंड" जैसा महसूस होता है। कृपया ध्यान दें कि वायु कणों की गति की गति किसी भी तरह से हवा की गति पर निर्भर नहीं करती है! यह बिल्कुल अलग गति है.

यह हवा की चिंता है, अणु इसमें स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं, लेकिन तरल और ठोस निकायों में स्थिति क्या है? उनमें, अणुओं की तापीय गति भी मौजूद होती है, हालाँकि हवा की तुलना में कुछ हद तक। लेकिन इसका परिवर्तन काफी ध्यान देने योग्य है, जो तरल और ठोस पदार्थों का तापमान निर्धारित करता है।

बर्फ के पिघलने के तापमान के साथ-साथ नकारात्मक तापमान पर भी अणु गति करते रहते हैं। उदाहरण के लिए, शून्य तापमान पर हाइड्रोजन अणु की गति 1950 मीटर/सेकंड है। हर सेकंड, 16 सेमी^3 हवा में एक हजार अरब आणविक टकराव होते हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अणुओं की गतिशीलता बढ़ती है, और तदनुसार टकराव की संख्या भी बढ़ती है।

हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कितापमान औरगरम सार एक ही चीज़ नहीं है. एक सरल उदाहरण: रसोई में एक नियमित गैस स्टोव में बड़े और छोटे बर्नर होते हैं जो एक ही गैस जलाते हैं। गैस का दहन तापमान समान होता है, इसलिए बर्नर का तापमान भी समान होता है। लेकिन पानी की समान मात्रा, उदाहरण के लिए केतली या बाल्टी, छोटे बर्नर की तुलना में बड़े बर्नर पर तेजी से उबलेगी। ऐसा इसलिये होता है क्योंकि बड़ा बर्नर देता है अधिकगर्मी, प्रति इकाई समय में अधिक गैस जलाना, या अधिक शक्ति होना।

पहला थर्मामीटर

हमारे लिए इतनी सामान्य और सरल चीज़ के आविष्कार से पहले रोजमर्रा की जिंदगीथर्मामीटर जैसे मापने वाले उपकरण में, लोग केवल अपनी तात्कालिक संवेदनाओं से थर्मल स्थिति का अनुमान लगा सकते हैं: गर्म या ठंडा, गर्म या ठंडा।

शब्द "तापमान" बहुत समय पहले उत्पन्न हुआ था - आणविक गतिज सिद्धांत अभी तक अस्तित्व में नहीं था। ऐसा माना जाता था कि निकायों में "कैलोरी" नामक एक निश्चित पदार्थ होता है और गर्म निकायों में ठंडे निकायों की तुलना में यह अधिक होता है। इस प्रकार, तापमान, कैलोरी और शरीर के पदार्थ के मिश्रण की विशेषता है, और तापमान जितना अधिक होगा, यह मिश्रण उतना ही मजबूत होगा। यहीं से डिग्री में मादक पेय पदार्थों की ताकत का मापन होता है।

थर्मोडायनामिक्स का इतिहास तब शुरू हुआ जब गैलीलियो गैलीली ने 1592 में तापमान में परिवर्तन देखने के लिए पहला उपकरण बनाया, इसे थर्मोस्कोप कहा गया। थर्मोस्कोप एक छोटी कांच की गेंद थी जिसमें सोल्डर ग्लास ट्यूब लगी थी। गेंद को गर्म किया गया और ट्यूब के सिरे को पानी में डुबोया गया। जब गेंद ठंडी हुई, तो उसमें दबाव कम हो गया और वायुमंडलीय दबाव के प्रभाव में ट्यूब में पानी बढ़ गया एक निश्चित ऊंचाईऊपर। जैसे-जैसे मौसम गर्म हुआ, ट्यूबों में पानी का स्तर कम हो गया। डिवाइस का नुकसान यह था कि इसका उपयोग केवल शरीर के ताप या शीतलन की सापेक्ष डिग्री का आकलन करने के लिए किया जा सकता था, क्योंकि इसमें अभी तक कोई पैमाना नहीं था।

बाद में, फ्लोरेंटाइन वैज्ञानिकों ने मोतियों का एक पैमाना जोड़कर और गुब्बारे से हवा निकालकर गैलीलियो के थर्मोस्कोप में सुधार किया।

फिर पानी से भरे थर्मामीटर दिखाई दिए - लेकिन तरल जम गया और थर्मामीटर फट गए। इसलिए, पानी के बजाय, उन्होंने वाइन अल्कोहल का उपयोग करना शुरू कर दिया, और फिर गैलीलियो के छात्र इवेंजेलिस्टा टोर्रिकेली के मन में थर्मामीटर को पारा और अल्कोहल से भरने और इसे सील करने का विचार आया ताकि वायुमंडलीय दबाव रीडिंग को प्रभावित न करे। उपकरण को उल्टा कर दिया गया, पानी वाले बर्तन को हटा दिया गया और शराब को ट्यूब में डाल दिया गया। डिवाइस का संचालन गर्म होने पर अल्कोहल के विस्तार पर आधारित था - अब रीडिंग वायुमंडलीय दबाव पर निर्भर नहीं थी। यह पहले तरल थर्मामीटरों में से एक था।

उस समय, उपकरणों की रीडिंग अभी तक एक-दूसरे के अनुरूप नहीं थी, क्योंकि तराजू को कैलिब्रेट करते समय किसी विशिष्ट प्रणाली को ध्यान में नहीं रखा गया था। 1694 में, कार्लो रेनाल्डिनी ने बर्फ के पिघलने बिंदु और पानी के क्वथनांक को दो चरम बिंदुओं के रूप में लेने का प्रस्ताव रखा।

तापमान तराजू

मानवता ने लगभग 400 साल पहले तापमान मापना सीखा था। लेकिन आज के थर्मामीटर से मिलते-जुलते पहले उपकरण 18वीं शताब्दी में ही सामने आए। प्रथम थर्मामीटर के आविष्कारक वैज्ञानिक गेब्रियल फ़ारेनहाइट थे। कुल मिलाकर, दुनिया में कई अलग-अलग तापमान पैमानों का आविष्कार किया गया, उनमें से कुछ अधिक लोकप्रिय थे और आज भी उपयोग किए जाते हैं, अन्य धीरे-धीरे उपयोग से बाहर हो गए।

तापमान पैमाने तापमान मानों की प्रणालियाँ हैं जिनकी एक दूसरे से तुलना की जा सकती है। चूँकि तापमान कोई ऐसी मात्रा नहीं है जिसे सीधे मापा जा सके, इसका मान किसी पदार्थ (उदाहरण के लिए, पानी) की तापमान स्थिति में बदलाव से जुड़ा होता है। सभी तापमान पैमानों पर, एक नियम के रूप में, चयनित थर्मोमेट्रिक पदार्थ के विभिन्न चरणों में संक्रमण तापमान के अनुरूप दो बिंदु दर्ज किए जाते हैं। ये तथाकथित संदर्भ बिंदु हैं। संदर्भ बिंदुओं के उदाहरण हैं पानी का क्वथनांक, सोने का सख्त होना बिंदु, आदि। इनमें से एक बिंदु को मूल के रूप में लिया जाता है। उनके बीच के अंतराल को एक निश्चित संख्या में समान खंडों में विभाजित किया गया है, जो एकल हैं। तापमान मापने की इकाई सर्वमान्य एक डिग्री है। तापमान माप उपकरण

दुनिया में सबसे लोकप्रिय और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले तापमान पैमाने सेल्सियस और फ़ारेनहाइट पैमाने हैं।

आइए उपलब्ध पैमानों को क्रम से देखें और उपयोग में आसानी तथा व्यावहारिक उपयोगिता की दृष्टि से उनकी तुलना करने का प्रयास करें। चार सबसे प्रसिद्ध पैमाने हैं:

फ़ारेनहाइट

रेउमुर स्केल

सेल्सियस,

केल्विन स्केल

फ़ारेनहाइट

रूसी विकिपीडिया सहित कई संदर्भ पुस्तकों में, डैनियल गेब्रियल फ़ारेनहाइट का उल्लेख जर्मन भौतिक विज्ञानी के रूप में किया गया है। हालाँकि, एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका के अनुसार, वह एक डच भौतिक विज्ञानी थे जिनका जन्म 24 मई 1686 को पोलैंड के ग्दान्स्क में हुआ था। फ़ारेनहाइट ने स्वयं वैज्ञानिक उपकरण बनाए और 1709 में अल्कोहल थर्मामीटर और 1714 में पारा थर्मामीटर का आविष्कार किया।

1724 में, फ़ारेनहाइट रॉयल सोसाइटी ऑफ़ लंदन के सदस्य बने और इसे अपने तापमान पैमाने के साथ प्रस्तुत किया। पैमाने का निर्माण तीन संदर्भ बिंदुओं के आधार पर किया गया था। मूल संस्करण (जिसे बाद में बदल दिया गया) में, उन्होंने नमकीन घोल (बर्फ, पानी और अमोनियम क्लोराइड 1:1:1 के अनुपात में) के तापमान को शून्य बिंदु के रूप में लिया। इस घोल का तापमान 0 °F (-17.78 °C) पर स्थिर हो गया। 32°F का दूसरा बिंदु बर्फ का गलनांक था, अर्थात। बर्फ और पानी के मिश्रण का तापमान 1:1 (0 डिग्री सेल्सियस) के अनुपात में। तीसरा बिंदु सामान्य मानव शरीर का तापमान है, जिसे उन्होंने 96°F निर्धारित किया है।

ऐसी अजीब, गैर-गोल संख्याएँ क्यों चुनी गईं? एक कहानी के अनुसार, फ़ारेनहाइट ने शुरुआत में 1708/1709 की सर्दियों में अपने गृहनगर ग्दान्स्क में मापा गया सबसे कम तापमान को अपने पैमाने के शून्य के रूप में चुना था, बाद में, जब इस तापमान को अच्छी तरह से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य बनाना आवश्यक हो गया, तो उन्होंने इसका उपयोग किया नमकीन. प्राप्त तापमान की अशुद्धि के लिए एक स्पष्टीकरण यह है कि फ़ारेनहाइट में अमोनियम क्लोराइड की सटीक यूटेक्टिक संतुलन संरचना प्राप्त करने के लिए एक अच्छा नमकीन घोल बनाने की क्षमता नहीं थी (अर्थात, उसने कई लवणों को भंग कर दिया होगा, और पूरी तरह से नहीं)।

और एक दिलचस्प कहानीफ़ारेनहाइट से अपने मित्र हरमन बोएरहवे को लिखे एक पत्र से जुड़ा हुआ है। पत्र के अनुसार, उनका पैमाना खगोलशास्त्री ओलोफ रोमर के काम के आधार पर बनाया गया था, जिनके साथ फारेनहाइट ने पहले संवाद किया था। रोमर स्केल में, खारा घोल शून्य डिग्री पर जम जाता है, पानी 7.5 डिग्री पर, मानव शरीर का तापमान 22.5 डिग्री पर लिया जाता है और पानी 60 डिग्री पर उबलता है (एक राय है कि यह एक घंटे में 60 सेकंड के अनुरूप है)। भिन्नात्मक भाग को हटाने के लिए फ़ारेनहाइट ने प्रत्येक संख्या को चार से गुणा किया। उसी समय, बर्फ का पिघलने बिंदु 30 डिग्री निकला, और मानव तापमान 90 डिग्री था। वह आगे बढ़ा और पैमाने को इस तरह घुमाया कि बर्फ बिंदु 32 डिग्री था, और मानव शरीर का तापमान 96 डिग्री था। इस प्रकार, अंतराल को बार-बार आधे में विभाजित करके, इन दो बिंदुओं के बीच के अंतराल को तोड़ना संभव हो गया, जो कि 64 डिग्री था। (64 छठी घात का 2 है)।

जब मैंने अपने कैलिब्रेटेड थर्मामीटर से पानी का क्वथनांक मापा, तो फ़ारेनहाइट मान लगभग 212 °F था। इसके बाद, वैज्ञानिकों ने पैमाने को थोड़ा सा फिर से परिभाषित करने का निर्णय लिया सही मूल्यदो अच्छी तरह से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य संदर्भ बिंदु: बर्फ का पिघलने बिंदु 32°F पर और पानी का क्वथनांक 212°F पर। साथ ही, नए, अधिक सटीक माप के बाद इस पैमाने पर सामान्य मानव तापमान लगभग 98 डिग्री फ़ारेनहाइट निकला, न कि 96 डिग्री फ़ारेनहाइट।

रेउमुर स्केल

फ्रांसीसी प्रकृतिवादी रेने एंटोनी फेरचॉल्ट डी रेउमुर का जन्म 28 फरवरी, 1683 को ला रोशेल में एक नोटरी के परिवार में हुआ था। उनकी शिक्षा पोइटियर्स के जेसुइट स्कूल में हुई थी। 1699 से उन्होंने बॉर्गेट विश्वविद्यालय में कानून और गणित का अध्ययन किया। 1703 में उन्होंने पेरिस में गणित और भौतिकी की पढ़ाई जारी रखी। 1708 में रेने द्वारा गणित में अपने पहले तीन कार्य प्रकाशित करने के बाद, उन्हें पेरिस एकेडमी ऑफ साइंसेज के सदस्य के रूप में स्वीकार किया गया।

रेउमुर के वैज्ञानिक कार्य काफी विविध हैं। उन्होंने गणित, रासायनिक प्रौद्योगिकी, वनस्पति विज्ञान, भौतिकी और प्राणीशास्त्र का अध्ययन किया। लेकिन अंतिम दो विषयों में उन्हें अधिक सफलता मिली, इसलिए उनका मुख्य कार्य इन्हीं विषयों पर केंद्रित था।

1730 में, रेउमुर ने अपने द्वारा आविष्कार किए गए अल्कोहल थर्मामीटर का वर्णन किया, जिसका पैमाना पानी के क्वथनांक और हिमांक द्वारा निर्धारित किया गया था। 1 डिग्री रेउमुर बर्फ के पिघलने बिंदु (0 डिग्री आर) और पानी के क्वथनांक (80 डिग्री आर) के बीच तापमान अंतराल के 1/80 के बराबर है

एक पतली ट्यूब को एक गोल फ्लास्क में मिलाने के बाद, रेउमुर ने उसमें अल्कोहल डाला, जहाँ तक संभव हो पानी और घुली हुई गैसों से शुद्ध किया। अपने संस्मरण में, उन्होंने लिखा है कि उनके तरल में 5 प्रतिशत से अधिक पानी नहीं था।

ट्यूब को सील नहीं किया गया था - रेउमुर ने इसे केवल तारपीन-आधारित पुट्टी से प्लग किया था।

वास्तव में, रेउमुर का केवल एक संदर्भ बिंदु था: बर्फ का पिघलने का तापमान। और उन्होंने एक डिग्री का मान किसी तापमान सीमा को कहीं से आई संख्या 80 से विभाजित करके निर्धारित नहीं किया, वास्तव में, उन्होंने तापमान में परिवर्तन को एक डिग्री के रूप में लेने का निर्णय लिया जिस पर अल्कोहल की मात्रा 1/1000 बढ़ जाती है या घट जाती है। . इस प्रकार, रेउमुर के थर्मामीटर को अनिवार्य रूप से एक बड़ा पाइकोनोमीटर, या अधिक सटीक रूप से, इस भौतिक रासायनिक उपकरण का एक आदिम प्रोटोटाइप माना जा सकता है।

1734 की शुरुआत में, रेउमुर ने फ्रांस के मध्य क्षेत्रों से लेकर पांडिचेरी के भारतीय बंदरगाह तक विभिन्न क्षेत्रों में पांच वर्षों के लिए प्रस्तावित डिवाइस का उपयोग करके हवा के तापमान के माप पर रिपोर्ट प्रकाशित की, लेकिन बाद में थर्मोमेट्री को छोड़ दिया।

आजकल, रेउमुर स्केल उपयोग से बाहर हो गया है।

सेल्सीयस

एंडर्स सेल्सियस (27 नवंबर, 1701 - 25 अप्रैल, 1744) एक स्वीडिश खगोलशास्त्री, भूविज्ञानी और मौसम विज्ञानी थे (उस समय भूविज्ञान और मौसम विज्ञान को खगोल विज्ञान का हिस्सा माना जाता था)। उप्साला विश्वविद्यालय में खगोल विज्ञान के प्रोफेसर (1730-1744)।

फ्रांसीसी खगोलशास्त्री पियरे लुइस मोरो के साथ, डी माउपर्टुइस ने लैपलैंड (तब स्वीडन का हिस्सा) में मेरिडियन के 1-डिग्री खंड को मापने के लिए एक अभियान में भाग लिया। इसी तरह का एक अभियान भूमध्य रेखा पर आयोजित किया गया था, जो अब इक्वाडोर है। परिणामों की तुलना ने न्यूटन की धारणा की पुष्टि की कि पृथ्वी एक दीर्घवृत्ताकार है, जो ध्रुवों पर चपटी है।

1742 में सेल्सियस स्केल प्रस्तावित किया गया, जिसमें पानी के त्रिक बिंदु का तापमान (यह तापमान व्यावहारिक रूप से बर्फ के पिघलने बिंदु के साथ मेल खाता है) सामान्य दबाव) को 100 के रूप में लिया गया था, और पानी का क्वथनांक 0 के रूप में लिया गया था। (प्रारंभ में, सेल्सियस ने बर्फ के पिघलने के तापमान को 100 डिग्री के रूप में लिया, और पानी के उबलते तापमान को 0 डिग्री के रूप में लिया। और केवल सेल्सियस की मृत्यु के वर्ष में, उनके समकालीन कार्ल लिनिअस ने इस पैमाने को "बदल" दिया)। इस प्रकार, सेल्सियस पैमाने पर बर्फ का गलनांक शून्य माना गया और मानक तापमान पर पानी का क्वथनांक 100° माना गया। वायु - दाब. यह पैमाना 0-100° की सीमा में रैखिक है और 0° से नीचे और 100° से ऊपर के क्षेत्र में रैखिक रूप से जारी रहता है।

सेल्सियस पैमाना फ़ारेनहाइट पैमाने और रेउमुर पैमाने की तुलना में अधिक तर्कसंगत साबित हुआ और अब इसका उपयोग हर जगह किया जाता है।

केल्विन स्केल

केल्विन विलियम (1824-1907) - एक उत्कृष्ट अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी, थर्मोडायनामिक्स और गैसों के आणविक गतिज सिद्धांत के संस्थापकों में से एक।

केल्विन ने 1848 में निरपेक्ष तापमान पैमाना पेश किया और ऊष्मा को पूर्ण रूप से कार्य में परिवर्तित करने की असंभवता के रूप में ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम का एक सूत्र दिया। उन्होंने तरल की सतह ऊर्जा को मापने के आधार पर अणुओं के आकार की गणना की।

अंग्रेज वैज्ञानिक डब्ल्यू. केल्विन ने निरपेक्ष तापमान पैमाना पेश किया। केल्विन पैमाने पर शून्य तापमान पूर्ण शून्य से मेल खाता है, और इस पैमाने पर तापमान की इकाई सेल्सियस पैमाने पर एक डिग्री के बराबर है, इसलिए पूर्ण तापमान टीसेल्सियस पैमाने पर तापमान से सूत्र द्वारा संबंधित है:

निरपेक्ष तापमान की SI इकाई को केल्विन (संक्षिप्त रूप में K) कहा जाता है। इसलिए, सेल्सियस पैमाने पर एक डिग्री केल्विन पैमाने पर एक डिग्री के बराबर है: 1 डिग्री सेल्सियस = 1 के।

फ़ारेनहाइट और सेल्सियस पैमाने हमें जो तापमान मान देते हैं, उन्हें आसानी से एक दूसरे में परिवर्तित किया जा सकता है। "आपके दिमाग में" फ़ारेनहाइट मान को डिग्री सेल्सियस में परिवर्तित करते समय, आपको मूल आंकड़े को 32 इकाइयों से कम करना होगा और 5/9 से गुणा करना होगा। इसके विपरीत (सेल्सियस से फ़ारेनहाइट पैमाने तक) - मूल मान को 9/5 से गुणा करें और 32 जोड़ें। तुलना के लिए: सेल्सियस में पूर्ण शून्य का तापमान 273.15 डिग्री है, फ़ारेनहाइट में - 459.67 डिग्री।

तापमान माप

तापमान माप तापमान पर कुछ भौतिक मात्रा (उदाहरण के लिए, आयतन) की निर्भरता पर आधारित है। इस निर्भरता का उपयोग थर्मामीटर के तापमान पैमाने में किया जाता है - तापमान मापने के लिए उपयोग किया जाने वाला उपकरण।

पूर्णतः शून्य तापमान

किसी भी माप के लिए एक संदर्भ बिंदु की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। तापमान कोई अपवाद नहीं है. फ़ारेनहाइट पैमाने के लिए, यह शून्य चिह्न टेबल नमक के साथ मिश्रित बर्फ का तापमान है; सेल्सियस पैमाने के लिए, यह पानी का हिमीकरण तापमान है। लेकिन एक विशेष तापमान संदर्भ बिंदु है - पूर्ण शून्य।

कई वर्षों से, शोधकर्ता पूर्ण शून्य तापमान की ओर आगे बढ़ रहे हैं। जैसा कि ज्ञात है, पूर्ण शून्य के बराबर तापमान कई कणों की एक प्रणाली की जमीनी स्थिति को दर्शाता है - सबसे कम संभव ऊर्जा वाला एक राज्य, जिस पर परमाणु और अणु तथाकथित "शून्य" कंपन करते हैं। इस प्रकार, पूर्ण शून्य (पूर्ण शून्य स्वयं व्यवहार में अप्राप्य माना जाता है) के करीब गहरी शीतलन पदार्थ के गुणों के अध्ययन के लिए असीमित संभावनाएं खोलती है।

परम शून्य सैद्धांतिक रूप से न्यूनतम संभव तापमान है। इस तापमान के निकट पदार्थ की ऊर्जा न्यूनतम हो जाती है। इसे अक्सर "केल्विन पैमाने पर शून्य" भी कहा जाता है। परम शून्य लगभग -273°C या -460°F होता है। सभी पदार्थ - गैसें, तरल पदार्थ, ठोस - अणुओं से बने होते हैं, और तापमान इन अणुओं की गति की गति निर्धारित करता है। तापमान जितना अधिक होगा, अणुओं की गति उतनी ही अधिक होगी और उन्हें स्थानांतरित होने के लिए उतनी ही अधिक मात्रा की आवश्यकता होगी (अर्थात, पदार्थ फैलते हैं)। तापमान जितना कम होता है, वे उतनी ही धीमी गति से चलते हैं, और जैसे-जैसे तापमान गिरता है, अणुओं की ऊर्जा अंततः इतनी कम हो जाती है कि वे पूरी तरह से चलना बंद कर देते हैं। दूसरे शब्दों में, कोई भी पदार्थ जमने पर ठोस बन जाता है। हालाँकि भौतिक विज्ञानी पहले ही ऐसे तापमान हासिल कर चुके हैं जो पूर्ण शून्य से केवल एक डिग्री के दस लाखवें हिस्से से भिन्न होते हैं, पूर्ण शून्य स्वयं अप्राप्य है। विज्ञान और प्रौद्योगिकी की वह शाखा जो निरपेक्ष शून्य के निकट सामग्रियों या पदार्थों के असामान्य व्यवहार का अध्ययन करती है, क्रायोजेनिक तकनीक कहलाती है।

परम शून्य की खोज में भी मूलतः उन्हीं समस्याओं का सामना करना पड़ता है . प्रकाश की गति तक पहुँचने के लिए अनंत मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और पूर्ण शून्य तक पहुँचने के लिए अनंत मात्रा में ऊष्मा निकालने की आवश्यकता होती है। ये दोनों प्रक्रियाएँ असंभव हैं।

इस तथ्य के बावजूद कि हमने अभी तक पूर्ण शून्य की वास्तविक स्थिति हासिल नहीं की है, हम इसके बहुत करीब हैं (हालांकि इस मामले में "बहुत" एक बहुत ही ढीली अवधारणा है; नर्सरी कविता की तरह: दो, तीन, चार, चार और एक आधा, एक डोरी पर चार, एक बाल की चौड़ाई से चार, पाँच)। पृथ्वी पर अब तक का सबसे ठंडा तापमान 1983 में अंटार्कटिका में -89.15 डिग्री सेल्सियस (184K) दर्ज किया गया था।

हमें परम शून्य तापमान की आवश्यकता क्यों है?

पूर्ण शून्य तापमान एक सैद्धांतिक अवधारणा है; व्यवहार में इसे प्राप्त करना असंभव है, यहां तक कि सबसे परिष्कृत उपकरणों के साथ वैज्ञानिक प्रयोगशालाओं में भी। लेकिन वैज्ञानिक पदार्थ को बहुत कम तापमान तक ठंडा करने में कामयाब होते हैं, जो कि पूर्ण शून्य के करीब होता है।

ऐसे तापमान पर पदार्थ प्राप्त होते हैं अद्भुत गुण, जो सामान्य परिस्थितियों में उनके पास नहीं हो सकता। पारा, जिसे "जीवित चाँदी" कहा जाता है क्योंकि यह तरल के करीब की अवस्था में होता है, इस तापमान पर ठोस हो जाता है - इस हद तक कि इसका उपयोग कील ठोकने के लिए किया जा सकता है। कुछ धातुएँ कांच की तरह भंगुर हो जाती हैं। रबर उतना ही कठोर और भंगुर हो जाता है। यदि आप किसी रबर की वस्तु को परम शून्य के करीब तापमान पर हथौड़े से मारते हैं, तो वह कांच की तरह टूट जाएगी।

गुणों में यह परिवर्तन ऊष्मा की प्रकृति से भी जुड़ा है। तापमान जितना अधिक होगा भौतिक शरीर, अणु उतने ही तीव्र और अराजक गति करते हैं। जैसे-जैसे तापमान घटता है, हलचल कम तीव्र हो जाती है और संरचना अधिक व्यवस्थित हो जाती है।

यह बहुत महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से वैज्ञानिक दृष्टिकोण से, कि सामग्री बेहद कम तापमान पर पागलपन का व्यवहार करती है।

तो गैस तरल बन जाती है, और तरल ठोस बन जाता है। क्रम का अंतिम स्तर क्रिस्टल संरचना है। अति-निम्न तापमान पर, यहां तक कि ऐसे पदार्थ जो सामान्य रूप से अनाकार रहते हैं, जैसे कि रबर, भी इसे प्राप्त कर लेते हैं।

धातुओं के साथ भी दिलचस्प घटनाएँ घटती हैं। क्रिस्टल जाली के परमाणु कम आयाम के साथ कंपन करते हैं, इलेक्ट्रॉन बिखराव कम हो जाता है, और इसलिए विद्युत प्रतिरोध कम हो जाता है। धातु अतिचालकता प्राप्त कर लेती है, जिसका व्यावहारिक अनुप्रयोग बहुत आकर्षक लगता है, हालाँकि इसे प्राप्त करना कठिन है।

बहुत कम तापमान पर, कई सामग्रियां सुपरफ्लुइड बन जाती हैं, जिसका अर्थ है कि उनमें बिल्कुल भी चिपचिपापन नहीं हो सकता है, वे अति पतली परतों में ढेर हो जाते हैं, और यहां तक कि न्यूनतम ऊर्जा प्राप्त करने के लिए गुरुत्वाकर्षण को भी चुनौती दे सकते हैं। इसके अलावा, कम तापमान पर, कई सामग्रियां अतिचालक हो जाती हैं, जिसका अर्थ है कि कोई विद्युत प्रतिरोध नहीं होता है। सुपरकंडक्टर बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों पर इस तरह से प्रतिक्रिया करने में सक्षम होते हैं कि धातु के अंदर उन्हें पूरी तरह से रद्द कर देते हैं। परिणामस्वरूप, आप ठंडे तापमान और एक चुंबक को जोड़ सकते हैं और उत्तोलन जैसा कुछ प्राप्त कर सकते हैं।

परम शून्य क्यों है, लेकिन परम अधिकतम क्यों नहीं है?

आइए दूसरे चरम पर नजर डालें। यदि तापमान केवल ऊर्जा का माप है, तो हम कल्पना कर सकते हैं कि परमाणु प्रकाश की गति के और करीब आ रहे हैं। यह हमेशा के लिए नहीं चल सकता, क्या ऐसा हो सकता है?

संक्षिप्त उत्तर है: हम नहीं जानते। यह संभव है कि वस्तुतः अनंत तापमान जैसी कोई चीज़ हो, लेकिन यदि कोई पूर्ण सीमा है, तो युवा ब्रह्मांड कुछ दिलचस्प सुराग प्रदान करता है कि यह क्या है। अब तक ज्ञात उच्चतम तापमान (कम से कम हमारे ब्रह्मांड में) संभवतः प्लैंक के समय के दौरान हुआ था। यह 10^-43 सेकंड बाद का क्षण था महा विस्फोट, जब गुरुत्वाकर्षण क्वांटम यांत्रिकी और भौतिकी से अलग हो गया तो वही बन गया जो अब है। उस समय तापमान लगभग 10^32 K था। यह हमारे सूर्य के अंदर से कई गुना अधिक गर्म है।

फिर, हम बिल्कुल निश्चित नहीं हैं कि यह सबसे गर्म तापमान हो सकता है। चूंकि हमारे पास प्लैंक के समय के ब्रह्मांड का कोई बड़ा मॉडल भी नहीं है, इसलिए हमें यह भी यकीन नहीं है कि ब्रह्मांड इस स्थिति में उबल गया है। किसी भी स्थिति में, हम परम ताप की तुलना में परम शून्य के कई गुना अधिक निकट हैं।

पृथ्वी पर जीवन तापमान पर किस प्रकार निर्भर करता है? जलवायु परिस्थितियाँ

प्राचीन काल में भी, हमारे पूर्वज मौसम और अन्य चीजों पर भलाई और सभी जीवन प्रक्रियाओं की निर्भरता के बारे में जानते थे प्राकृतिक घटनाएं. पहला लिखित साक्ष्यहे स्वास्थ्य पर प्राकृतिक एवं जलवायु संबंधी घटनाओं का प्रभावमनुष्य को प्राचीन काल से जाना जाता है। भारत में 4000 साल पहले पौधों के अधिग्रहण के बारे में बात की जाती थी औषधीय गुणसूरज की किरणों, आंधी और बारिश से. तिब्बती चिकित्सा अभी भी बीमारियों को कुछ संयोजनों से जोड़ती है मौसम संबंधी कारक. प्राचीन यूनानी चिकित्सा वैज्ञानिक हिप्पोक्रेट्स (460-377 ईसा पूर्व) ने अपने "एफ़ोरिज़्म" में, विशेष रूप से, लिखा था कि मानव शरीर वर्ष के समय के संबंध में अलग-अलग व्यवहार करते हैं: कुछ गर्मियों के करीब स्थित होते हैं, अन्य - सर्दियों के करीब, और रोग बढ़ते हैं अलग-अलग (अच्छा या बुरा)। अलग-अलग समयवर्ष, विभिन्न देशों और रहने की स्थितियों में।

मूल बातें वैज्ञानिक दिशाचिकित्सा में, मानव स्वास्थ्य पर जलवायु कारकों का प्रभाव 17वीं शताब्दी में उत्पन्न हुआ। रूस में, मनुष्यों पर जलवायु, ऋतुओं और मौसम के प्रभाव का अध्ययन फाउंडेशन के साथ शुरू हुआ रूसी अकादमीसेंट पीटर्सबर्ग में विज्ञान (1725)। उत्कृष्ट घरेलू वैज्ञानिकों आई.एम. ने इस विज्ञान की सैद्धांतिक नींव के विकास में एक प्रमुख भूमिका निभाई। सेचेनोव, आई.पी. पावलोव और अन्य। में XXI की शुरुआतसदी में, यह साबित हो गया था कि वोल्गोग्राड और अस्त्रखान क्षेत्रों में वेस्ट नाइल बुखार का प्रकोप असामान्य रूप से गर्म सर्दियों से जुड़ा था। 2010 की गर्मी के कारण इस बीमारी में अभूतपूर्व वृद्धि हुई - वोल्गोग्राड, रोस्तोव, वोरोनिश और में 480 मामले अस्त्रखान क्षेत्र. उत्तर की ओर टिक-जनित एन्सेफलाइटिस भी धीरे-धीरे बढ़ रहा है, जो प्रोफेसर के काम से साबित हुआ है। एन.के. आर्कान्जेस्क क्षेत्र में टोकरेविच (पाश्चर के नाम पर सेंट पीटर्सबर्ग इंस्टीट्यूट ऑफ माइक्रोबायोलॉजी एंड एपिडेमियोलॉजी), और यह घटना जलवायु परिवर्तन से भी जुड़ी है।

जलवायु का मनुष्य पर प्रत्यक्ष एवं अप्रत्यक्ष प्रभाव पड़ता है

प्रत्यक्ष प्रभावबहुत विविधतापूर्ण है और यह मानव शरीर पर जलवायु कारकों के प्रत्यक्ष प्रभाव के कारण है और सबसे ऊपर, पर्यावरण के साथ इसके ताप विनिमय की स्थितियों पर: त्वचा, श्वसन, हृदय और पसीना प्रणालियों को रक्त की आपूर्ति पर।

मानव शरीर, एक नियम के रूप में, एक पृथक कारक से नहीं, बल्कि उनके संयोजन से प्रभावित होता है, और मुख्य प्रभाव जलवायु परिस्थितियों में सामान्य उतार-चढ़ाव नहीं है, बल्कि मुख्य रूप से उनके अचानक परिवर्तन हैं। किसी भी जीवित जीव के लिए, विभिन्न आवृत्तियों की महत्वपूर्ण गतिविधि की कुछ लय स्थापित की गई हैं।

मानव शरीर के कुछ कार्य ऋतुओं में परिवर्तन के कारण होते हैं। यह शरीर के तापमान, चयापचय दर, संचार प्रणाली, रक्त कोशिकाओं और ऊतकों की संरचना पर लागू होता है। तो, गर्मियों में रक्त का पुनर्वितरण होता है आंतरिक अंगत्वचा पर, इसलिए सर्दियों की तुलना में गर्मियों में रक्तचाप कम होता है।

मनुष्य को प्रभावित करने वाले जलवायु संबंधी कारक

अधिकांश भौतिक कारक बाहरी वातावरण, जिसके संपर्क में आकर मानव शरीर का विकास हुआ है, विद्युत चुम्बकीय प्रकृति के हैं। यह सर्वविदित है कि तेज़ बहते पानी के पास की हवा ताज़ा और स्फूर्तिदायक होती है: इसमें कई नकारात्मक आयन होते हैं। इसी कारण से, लोगों को आंधी के बाद हवा साफ और ताज़ा लगती है। इसके विपरीत, विभिन्न प्रकार के विद्युत चुम्बकीय उपकरणों की बहुतायत वाले तंग कमरों में हवा सकारात्मक आयनों से संतृप्त होती है। यहां तक कि ऐसे कमरे में अपेक्षाकृत कम समय रहने से भी सुस्ती, उनींदापन, चक्कर आना और सिरदर्द होता है। ऐसी ही तस्वीर हवा वाले मौसम में, धूल भरे और उमस भरे दिनों में देखी जाती है। पर्यावरण चिकित्सा के क्षेत्र के विशेषज्ञों का मानना है कि नकारात्मक आयनों का मानव स्वास्थ्य पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है, जबकि सकारात्मक आयनों का नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।

पराबैंगनी विकिरण

जलवायु कारकों में, एक बड़ा जैविक महत्वसौर स्पेक्ट्रम का एक लघु-तरंग भाग है - पराबैंगनी विकिरण(यूवीआर) (तरंगदैर्घ्य 295-400 एनएम)।

सामान्य मानव जीवन के लिए पराबैंगनी विकिरण एक पूर्व शर्त है। यह त्वचा पर सूक्ष्मजीवों को नष्ट करता है, रिकेट्स को रोकता है, खनिज चयापचय को सामान्य करता है, और संक्रामक रोगों और अन्य बीमारियों के प्रति शरीर की प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाता है। विशेष अवलोकनों से पता चला है कि जिन बच्चों को पर्याप्त पराबैंगनी विकिरण प्राप्त हुआ, उनमें उन बच्चों की तुलना में सर्दी होने की आशंका दस गुना कम थी, जिन्हें पर्याप्त पराबैंगनी विकिरण नहीं मिला। पराबैंगनी विकिरण की कमी से, फॉस्फोरस-कैल्शियम चयापचय बाधित हो जाता है, संक्रामक रोगों और सर्दी के प्रति शरीर की संवेदनशीलता बढ़ जाती है, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के कार्यात्मक विकार उत्पन्न हो जाते हैं, कुछ पुरानी बीमारियाँ बढ़ जाती हैं, और समग्र शारीरिक गतिविधि और, परिणामस्वरूप, मानव प्रदर्शन कम हो जाता है। . बच्चे विशेष रूप से "हल्की भुखमरी" के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिनमें विटामिन डी की कमी (रिकेट्स) का विकास होता है।

तापमान

जीवित जीवों के अस्तित्व के लिए थर्मल स्थितियां सबसे महत्वपूर्ण स्थिति हैं, क्योंकि उनमें सभी शारीरिक प्रक्रियाएं कुछ शर्तों के तहत संभव हैं।

सौर विकिरणसभी मामलों में जब यह शरीर पर पड़ता है और शरीर द्वारा अवशोषित हो जाता है तो यह शरीर के बाहर स्थित ऊष्मा के बहिर्जात स्रोत में बदल जाता है। प्रभाव की शक्ति और प्रकृति सौर विकिरणभौगोलिक स्थिति पर निर्भर करते हैं और क्षेत्र की जलवायु का निर्धारण करने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं। जलवायु किसी दिए गए क्षेत्र में पौधों और जानवरों की प्रजातियों की उपस्थिति और बहुतायत को निर्धारित करती है। ब्रह्माण्ड में विद्यमान तापमान की सीमा हजारों डिग्री के बराबर है।

इसकी तुलना में, जिन सीमाओं के भीतर जीवन मौजूद हो सकता है वे बहुत संकीर्ण हैं - लगभग 300°C, -200°C से +100°C तक। वास्तव में, अधिकांश प्रजातियाँ और अधिकांश गतिविधियाँ तापमान की एक संकीर्ण सीमा तक ही सीमित हैं। एक नियम के रूप में, ये तापमान जिन पर प्रोटीन की सामान्य संरचना और कार्यप्रणाली संभव है: 0 से +50 डिग्री सेल्सियस तक।

तापमान हर चीज़ को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण अजैविक कारकों में से एक है शारीरिक कार्यसभी जीवित जीव. तापमान पर पृथ्वी की सतहपर निर्भर करता है भौगोलिक अक्षांशऔर समुद्र तल से ऊँचाई, साथ ही वर्ष का समय। हल्के कपड़ों वाले व्यक्ति के लिए, आरामदायक हवा का तापमान + 19...20°C होगा, बिना कपड़ों के - + 28...31°C।

जब तापमान पैरामीटर बदलते हैं, तो मानव शरीर प्रत्येक कारक के अनुकूल होने के लिए विशिष्ट प्रतिक्रियाएं विकसित करता है, अर्थात यह अनुकूलन करता है।

तापमान कारक को स्पष्ट मौसमी और दैनिक उतार-चढ़ाव की विशेषता है। पृथ्वी के कई क्षेत्रों में, कारक के इस प्रभाव का जीवों की गतिविधि के समय को विनियमित करने, उनके दैनिक और मौसमी जीवन को सुनिश्चित करने में एक महत्वपूर्ण संकेतन मूल्य है।

तापमान कारक को चिह्नित करते समय, इसके चरम संकेतक, उनकी कार्रवाई की अवधि और दोहराव को ध्यान में रखना बहुत महत्वपूर्ण है। आवासों में तापमान परिवर्तन जो जीवों की सहनशीलता से परे हो जाता है, उनकी सामूहिक मृत्यु का कारण बनता है। तापमान का महत्व इस तथ्य में निहित है कि यह कोशिकाओं में भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं की दर को बदल देता है, जो जीवों की संपूर्ण जीवन गतिविधि को प्रभावित करता है।

तापमान परिवर्तन के प्रति अनुकूलन कैसे होता है?

त्वचा के मुख्य ठंड और गर्मी रिसेप्टर्स शरीर का थर्मोरेग्यूलेशन प्रदान करते हैं। विभिन्न तापमान प्रभावों के तहत, केंद्रीय को संकेत तंत्रिका तंत्रव्यक्तिगत रिसेप्टर्स से नहीं, बल्कि त्वचा के संपूर्ण क्षेत्रों से आते हैं, तथाकथित रिसेप्टर क्षेत्र, जिनका आकार स्थिर नहीं होता है और शरीर के तापमान पर निर्भर करता है और पर्यावरण.

शरीर का तापमान, अधिक या कम हद तक, पूरे शरीर (सभी अंगों और प्रणालियों) को प्रभावित करता है। बाहरी वातावरण के तापमान और शरीर के तापमान के बीच का संबंध थर्मोरेग्यूलेशन सिस्टम की गतिविधि की प्रकृति को निर्धारित करता है।

परिवेश का तापमान शरीर के तापमान से लाभप्रद रूप से कम होता है। परिणामस्वरूप, शरीर की सतह से और श्वसन पथ के माध्यम से आसपास के स्थान में रिलीज होने के कारण पर्यावरण और मानव शरीर के बीच गर्मी का लगातार आदान-प्रदान होता रहता है। इस प्रक्रिया को सामान्यतः ऊष्मा स्थानांतरण कहा जाता है। ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप मानव शरीर में गर्मी के गठन को गर्मी उत्पादन कहा जाता है। आराम करने पर और सामान्य स्वास्थ्य के साथ, गर्मी उत्पादन की मात्रा गर्मी हस्तांतरण की मात्रा के बराबर होती है। गर्म या ठंडे मौसम में, जब शारीरिक गतिविधिशरीर, रोग, तनाव, आदि। ऊष्मा उत्पादन और ऊष्मा स्थानांतरण का स्तर भिन्न हो सकता है।

निम्न तापमान के प्रति अनुकूलन कैसे होता है?

वे परिस्थितियाँ जिनके तहत मानव शरीर ठंड के प्रति अनुकूलित होता है, अलग-अलग हो सकती हैं (उदाहरण के लिए, बिना गर्म कमरे, प्रशीतन इकाइयों, सर्दियों में बाहर काम करना)। इसके अलावा, ठंड का प्रभाव स्थिर नहीं होता है, बल्कि मानव शरीर के लिए सामान्य चीज़ों के साथ बदलता रहता है तापमान की स्थिति. ऐसी स्थितियों में अनुकूलन स्पष्ट रूप से व्यक्त नहीं किया जाता है। शुरुआती दिनों में, कम तापमान की प्रतिक्रिया में, गर्मी उत्पादन अलाभकारी रूप से बढ़ जाता है, गर्मी हस्तांतरण अभी तक पर्याप्त रूप से सीमित नहीं है; अनुकूलन के बाद, ऊष्मा उत्पादन प्रक्रियाएँ अधिक तीव्र हो जाती हैं, और ऊष्मा स्थानांतरण कम हो जाता है।

अन्यथा, उत्तरी अक्षांशों में रहने की स्थिति के लिए अनुकूलन होता है, जहां एक व्यक्ति न केवल कम तापमान से प्रभावित होता है, बल्कि प्रकाश व्यवस्था और इन अक्षांशों की विशेषता सौर विकिरण के स्तर से भी प्रभावित होता है।

शीतलन के दौरान मानव शरीर में क्या होता है?

शीत रिसेप्टर्स की जलन के कारण, प्रतिवर्त प्रतिक्रियाएं जो गर्मी संरक्षण को नियंत्रित करती हैं, बदल जाती हैं: त्वचा की रक्त वाहिकाएं संकीर्ण हो जाती हैं, जिससे शरीर का गर्मी हस्तांतरण एक तिहाई कम हो जाता है। यह महत्वपूर्ण है कि ऊष्मा उत्पादन और ऊष्मा स्थानांतरण की प्रक्रियाएँ संतुलित हों। गर्मी उत्पादन पर गर्मी हस्तांतरण की प्रबलता से शरीर के तापमान में कमी आती है और शरीर के कार्यों में व्यवधान होता है। 35°C के शरीर के तापमान पर, मानसिक गड़बड़ी देखी जाती है। तापमान में और कमी से रक्त परिसंचरण और चयापचय धीमा हो जाता है, और 25 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर सांस लेना बंद हो जाता है।

ऊर्जा प्रक्रियाओं की तीव्रता में कारकों में से एक लिपिड चयापचय है। उदाहरण के लिए, ध्रुवीय खोजकर्ता, जिनका चयापचय कम हवा के तापमान में धीमा हो जाता है, ऊर्जा लागत की भरपाई की आवश्यकता को ध्यान में रखते हैं। उनके आहार में उच्च ऊर्जा मूल्य (कैलोरी सामग्री) की विशेषता होती है। उत्तरी क्षेत्रों के निवासियों का चयापचय अधिक तीव्र होता है। उनके आहार का बड़ा भाग प्रोटीन और वसा होता है। इसलिए, उनके रक्त में फैटी एसिड की मात्रा बढ़ जाती है, और शर्करा का स्तर थोड़ा कम हो जाता है।

उत्तर की आर्द्र, ठंडी जलवायु और ऑक्सीजन की कमी को अपनाने वाले लोगों में गैस विनिमय, रक्त सीरम में उच्च कोलेस्ट्रॉल स्तर और कंकाल की हड्डियों के खनिजकरण, और चमड़े के नीचे की वसा की एक मोटी परत (जो गर्मी इन्सुलेटर के रूप में कार्य करती है) में वृद्धि हुई है।

हालाँकि, सभी लोग अनुकूलन के लिए समान रूप से सक्षम नहीं हैं। विशेष रूप से, उत्तर में कुछ लोगों में, सुरक्षात्मक तंत्र और शरीर के अनुकूली पुनर्गठन से कुरूपता हो सकती है - रोग संबंधी परिवर्तनों की एक पूरी श्रृंखला जिसे "ध्रुवीय रोग" कहा जाता है। सबसे ज्यादा महत्वपूर्ण कारकसुदूर उत्तर की स्थितियों के लिए मानव अनुकूलन सुनिश्चित करना, शरीर की एस्कॉर्बिक एसिड (विटामिन सी) की आवश्यकता है, जो विभिन्न प्रकार के संक्रमणों के लिए शरीर की प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाता है।

उच्च तापमान के प्रति अनुकूलन।

उष्णकटिबंधीय परिस्थितियाँ मानव शरीर पर हानिकारक प्रभाव डाल सकती हैं। पराबैंगनी विकिरण, अत्यधिक गर्मी, अचानक तापमान परिवर्तन और उष्णकटिबंधीय तूफान जैसे कठोर पर्यावरणीय कारकों के परिणामस्वरूप नकारात्मक प्रभाव हो सकते हैं। मौसम के प्रति संवेदनशील लोगों में, उष्णकटिबंधीय वातावरण के संपर्क में आने से कोरोनरी हृदय रोग, अस्थमा के दौरे और गुर्दे की पथरी सहित गंभीर बीमारियों का खतरा बढ़ जाता है। जलवायु में अचानक परिवर्तन से नकारात्मक प्रभाव बढ़ सकते हैं, जैसे हवाई यात्रा करते समय।

उच्च तापमान कृत्रिम और प्राकृतिक परिस्थितियों में मानव शरीर को प्रभावित कर सकता है। पहले मामले में, हमारा मतलब है कि उच्च तापमान वाले कमरों में काम करना, बारी-बारी से आरामदायक तापमान की स्थिति में रहना।

पर्यावरण का उच्च तापमान थर्मल रिसेप्टर्स को उत्तेजित करता है, जिसके आवेगों में गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाने के उद्देश्य से रिफ्लेक्स प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं। इसी समय, त्वचा की रक्त वाहिकाओं का विस्तार होता है, वाहिकाओं के माध्यम से रक्त की गति तेज हो जाती है, और परिधीय ऊतकों की तापीय चालकता 5-6 गुना बढ़ जाती है। यदि बनाए रखना है तापीय संतुलनयह पर्याप्त नहीं है, त्वचा का तापमान बढ़ जाता है और रिफ्लेक्स पसीना आने लगता है - सबसे अधिक प्रभावी तरीकागर्मी का हस्तांतरण ( सबसे बड़ी संख्याहाथों, चेहरे, बगल की त्वचा पर पसीने की ग्रंथियाँ)। दक्षिण के मूल निवासियों में औसत वजनशरीर उत्तर के निवासियों की तुलना में छोटा है, चमड़े के नीचे की वसा बहुत विकसित नहीं है। रूपात्मक और शारीरिक विशेषताएं विशेष रूप से उच्च तापमान और नमी की कमी (रेगिस्तानों और अर्ध-रेगिस्तानों, उनसे सटे क्षेत्रों) की स्थितियों में रहने वाली आबादी में स्पष्ट होती हैं। उदाहरण के लिए, आदिवासी मध्य अफ्रीका, दक्षिण भारत और गर्म, शुष्क जलवायु वाले अन्य क्षेत्रों में लंबे, पतले अंग और शरीर का वजन कम होता है।

गर्म जलवायु में रहने के दौरान व्यक्ति को अत्यधिक पसीना आने से शरीर में पानी की मात्रा कम हो जाती है। पानी के नुकसान की भरपाई के लिए आपको अपनी खपत बढ़ाने की जरूरत है। समशीतोष्ण क्षेत्र से आए लोगों की तुलना में स्थानीय आबादी इन परिस्थितियों के प्रति अधिक अनुकूलित है। आदिवासी लोगों को पानी के साथ-साथ प्रोटीन और वसा की दैनिक आवश्यकता दो से तीन गुना कम होती है, क्योंकि उनमें ऊर्जा क्षमता अधिक होती है और प्यास बढ़ती है। चूँकि तीव्र पसीना रक्त प्लाज्मा में एस्कॉर्बिक एसिड और अन्य पानी में घुलनशील विटामिनों की मात्रा को कम कर देता है, स्थानीय आबादी के आहार में कार्बोहाइड्रेट का प्रभुत्व होता है, जो शरीर की सहनशक्ति को बढ़ाता है, और विटामिन, जो भारी वजन उठाने की अनुमति देते हैं। शारीरिक कार्यकब का।

कौन से कारक तापमान की धारणा को निर्धारित करते हैं?

हवा तापमान संवेदना को सबसे अधिक संवेदनशीलता से बढ़ाती है। तेज़ हवाओं के साथ, ठंडे दिन और भी ठंडे लगते हैं, और गर्म दिन और भी गर्म लगते हैं। आर्द्रता शरीर की तापमान धारणा को भी प्रभावित करती है। उच्च आर्द्रता के साथ, हवा का तापमान वास्तविकता से कम लगता है, और कम आर्द्रता के साथ, विपरीत सच है।

तापमान की धारणा व्यक्तिगत है। कुछ लोगों को ठंडी, ठंढी सर्दियाँ पसंद होती हैं, जबकि अन्य को गर्म और शुष्क सर्दियाँ पसंद होती हैं। यह शारीरिक और पर निर्भर करता है मनोवैज्ञानिक विशेषताएँव्यक्ति, साथ ही उस जलवायु की भावनात्मक धारणा जिसमें उसने अपना बचपन बिताया।

प्राकृतिक और जलवायु परिस्थितियाँ और स्वास्थ्य

मानव स्वास्थ्य काफी हद तक मौसम की स्थिति पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, सर्दियों में लोग अक्सर सर्दी, फुफ्फुसीय रोग, फ्लू और गले में खराश से पीड़ित होते हैं।

मौसम की स्थिति से जुड़ी बीमारियों में मुख्य रूप से अधिक गर्मी और हाइपोथर्मिया शामिल हैं। गर्मियों में गर्म, हवा रहित मौसम में अत्यधिक गर्मी और लू लग जाती है। बुखार, जुकाम, ऊपरी श्वसन पथ की सर्दी, एक नियम के रूप में, वर्ष की शरद ऋतु-सर्दियों की अवधि में होती है। कुछ भौतिक कारक (वायुमंडलीय दबाव, आर्द्रता, वायु गति, ऑक्सीजन सांद्रता, गड़बड़ी की डिग्री चुंबकीय क्षेत्रपृथ्वी, वायु प्रदूषण का स्तर) का न केवल मानव शरीर पर सीधा प्रभाव पड़ता है। अलग-अलग या संयोजन में, वे मौजूदा बीमारियों के पाठ्यक्रम को बढ़ा सकते हैं और संक्रामक रोगों के रोगजनकों के प्रसार के लिए कुछ स्थितियां तैयार कर सकते हैं। इस प्रकार, ठंड के मौसम में, अत्यधिक मौसम परिवर्तनशीलता के कारण, हृदय संबंधी बीमारियाँ बिगड़ जाती हैं - उच्च रक्तचाप, एनजाइना पेक्टोरिस, मायोकार्डियल रोधगलन। गर्मी के मौसम में आंतों में संक्रमण (टाइफाइड बुखार, पेचिश) लोगों को प्रभावित करता है। एक वर्ष से कम उम्र के बच्चों में निमोनिया की सबसे बड़ी संख्या जनवरी-अप्रैल में दर्ज की जाती है।

तंत्रिका स्वायत्त प्रणाली के विकार वाले लोगों में या पुराने रोगोंबदलते मौसम के कारकों के प्रति अनुकूलन कठिन है। कुछ मरीज़ मौसम परिवर्तन के प्रति इतने संवेदनशील होते हैं कि वे एक प्रकार के जैविक बैरोमीटर के रूप में काम कर सकते हैं, जो कई बार पहले से ही मौसम की सटीक भविष्यवाणी करते हैं। रूसी संघ के चिकित्सा विज्ञान अकादमी की साइबेरियाई शाखा द्वारा किए गए शोध से पता चला है कि हृदय रोगों से पीड़ित 60-65% लोग मौसम के कारकों में उतार-चढ़ाव के प्रति संवेदनशील होते हैं, खासकर वसंत और शरद ऋतु में, वायुमंडलीय दबाव, हवा में महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव के साथ तापमान और पृथ्वी के भू-चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन। आक्रमणों के दौरान हवाई मोर्चें, मौसम में विपरीत परिवर्तन के कारण, उच्च रक्तचाप में संकट अधिक बार देखा जाता है, सेरेब्रल एथेरोस्क्लेरोसिस वाले रोगियों की स्थिति खराब हो जाती है, और हृदय संबंधी दुर्घटनाएं बढ़ रही हैं।

शहरीकरण और औद्योगीकरण के युग में लोग अपना अधिकांश जीवन घर के अंदर ही बिताते हैं। जितना अधिक समय तक शरीर बाहरी जलवायु कारकों से अलग रहता है और आरामदायक या उप-आरामदायक इनडोर माइक्रॉक्लाइमेट स्थितियों में रहता है, उतनी ही लगातार बदलते मौसम मापदंडों के प्रति इसकी अनुकूली प्रतिक्रियाएं कम हो जाती हैं, जिसमें थर्मोरेग्यूलेशन प्रक्रियाओं का कमजोर होना भी शामिल है। नतीजतन, मानव शरीर और बाहरी वातावरण के बीच गतिशील संतुलन गड़बड़ा जाता है, हृदय रोगविज्ञान वाले लोगों में जटिलताएं पैदा होती हैं - संकट, मायोकार्डियल रोधगलन, सेरेब्रल स्ट्रोक। इसलिए, हृदय संबंधी दुर्घटनाओं को रोकने की एक विधि के रूप में आधुनिक चिकित्सा मौसम पूर्वानुमान को व्यवस्थित करना आवश्यक है।

लगभग हर व्यक्ति, एक निश्चित उम्र तक पहुंचने, एक और तनाव का अनुभव करने या किसी बीमारी से उबरने के बाद, अचानक बदलते पर्यावरणीय कारकों पर अपनी स्थिति और मनोदशा की निर्भरता महसूस करने लगता है। इस मामले में, आमतौर पर यह निष्कर्ष निकाला जाता है कि मौसम स्वास्थ्य को प्रभावित करता है। साथ ही, अन्य लोग, जिनके पास उल्लेखनीय स्वास्थ्य और उनकी ताकत और क्षमताओं में बहुत आत्मविश्वास है, कल्पना नहीं कर सकते कि वायुमंडलीय दबाव, भू-चुंबकीय गड़बड़ी और सौर मंडल में गुरुत्वाकर्षण विसंगतियों जैसे उनके दृष्टिकोण से ऐसे महत्वहीन कारक किसी व्यक्ति को कैसे प्रभावित कर सकते हैं। . इसके अलावा, मनुष्यों पर भूभौतिकीय कारकों के प्रभाव के विरोधियों के समूह में अक्सर भौतिक विज्ञानी और भूभौतिकीविद् शामिल होते हैं।

संशयवादियों का मुख्य तर्क पृथ्वी के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के ऊर्जावान महत्व की विवादास्पद भौतिक गणना है, साथ ही सूर्य और ग्रहों की गुरुत्वाकर्षण शक्तियों के प्रभाव में इसके गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में परिवर्तन भी हैं। सौर परिवार. ऐसा कहा जाता है कि शहरों में औद्योगिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र कई गुना अधिक शक्तिशाली होते हैं और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में परिवर्तन का मूल्य, जो दशमलव बिंदु के बाद आठ शून्य वाला एक आंकड़ा है, का कोई भौतिक अर्थ नहीं होता है। उदाहरण के लिए, भूभौतिकीविदों के पास मानव स्वास्थ्य पर सौर, भूभौतिकी और मौसम कारकों के प्रभाव पर ऐसा वैकल्पिक दृष्टिकोण है।

जलवायु परिवर्तन वैश्विक स्वास्थ्य के लिए ख़तरा है

जलवायु परिवर्तन पर अंतर सरकारी पैनल की रिपोर्ट ने इसके अस्तित्व की पुष्टि की बड़ी मात्रामानव स्वास्थ्य पर वैश्विक जलवायु के प्रभाव पर साक्ष्य। जलवायु परिवर्तनशीलता और परिवर्तन के परिणामस्वरूप मृत्यु और बीमारी होती है प्राकृतिक आपदाएंजैसे गर्मी की लहरें, बाढ़ और सूखा। इसके अलावा, कई गंभीर बीमारियाँ तापमान और वर्षा के पैटर्न में बदलाव के प्रति बेहद संवेदनशील होती हैं। इन बीमारियों में मलेरिया और डेंगू जैसी वेक्टर जनित बीमारियाँ, साथ ही कुपोषण और दस्त शामिल हैं, जो मृत्यु के अन्य प्रमुख कारण हैं। जलवायु परिवर्तन भी बीमारी के बढ़ते वैश्विक बोझ में योगदान दे रहा है, एक प्रवृत्ति जिसके भविष्य में और खराब होने की आशंका है।

मानव स्वास्थ्य पर जलवायु परिवर्तन का प्रभाव दुनिया भर में एक समान नहीं है। विकासशील देशों, विशेष रूप से छोटे द्वीप राज्यों, शुष्क और उच्च ऊंचाई वाले क्षेत्रों और घनी आबादी वाले तटीय क्षेत्रों की आबादी को विशेष रूप से असुरक्षित माना जाता है।

सौभाग्य से, मौजूदा स्वास्थ्य कार्यक्रमों और हस्तक्षेपों के माध्यम से इनमें से कई स्वास्थ्य खतरों से बचा जा सकता है। स्वास्थ्य प्रणालियों के मूल तत्वों को मजबूत करने और स्वस्थ विकास मार्गों को बढ़ावा देने के लिए ठोस कार्रवाई से अब जनसंख्या स्वास्थ्य में सुधार हो सकता है, साथ ही भविष्य में जलवायु परिवर्तन के प्रति संवेदनशीलता भी कम हो सकती है।

निष्कर्ष

पृथ्वी के जीवमंडल का एक अभिन्न अंग होने के नाते, मनुष्य आसपास की दुनिया का एक कण है, जो बाहरी प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम पर गहराई से निर्भर है। और इसलिए केवल सद्भाव आंतरिक प्रक्रियाएँबाहरी वातावरण, प्रकृति और स्थान की लय के साथ शरीर मानव शरीर के स्थिर कामकाज के लिए एक ठोस आधार हो सकता है, यानी उसके स्वास्थ्य और कल्याण का आधार हो सकता है।

आज यह स्पष्ट हो गया है कि प्राकृतिक प्रक्रियाएँ ही हमारे शरीर को अनेक चरम कारकों को झेलने की क्षमता प्रदान करती हैं। और मानव सामाजिक गतिविधि एक समान रूप से शक्तिशाली तनावपूर्ण तत्व बन जाती है यदि इसकी लय जीवमंडल और ब्रह्मांडीय उतार-चढ़ाव का पालन नहीं करती है, और विशेष रूप से जब किसी व्यक्ति की जीवन गतिविधि, उसकी जैविक घड़ी को कृत्रिम सामाजिक लय के अधीन करने का एक बड़ा दीर्घकालिक प्रयास किया जाता है।

जलवायु और मौसम की स्थिति में परिवर्तन का भलाई पर समान प्रभाव नहीं पड़ता है भिन्न लोग. एक स्वस्थ व्यक्ति में, जब जलवायु या मौसम में परिवर्तन होता है, तो शरीर में शारीरिक प्रक्रियाएं समय पर बदली हुई पर्यावरणीय परिस्थितियों में समायोजित हो जाती हैं। नतीजतन, सुरक्षात्मक प्रतिक्रिया बढ़ जाती है, और स्वस्थ लोग व्यावहारिक रूप से मौसम के नकारात्मक प्रभाव को महसूस नहीं करते हैं। एक बीमार व्यक्ति में, अनुकूली प्रतिक्रियाएं कमजोर हो जाती हैं, इसलिए शरीर जल्दी से अनुकूलन करने की क्षमता खो देता है। मानव कल्याण पर प्राकृतिक और जलवायु परिस्थितियों का प्रभाव उम्र और शरीर की व्यक्तिगत संवेदनशीलता से भी जुड़ा होता है।

एनोटेशन: स्केलिंग की अवधारणा. मौजूदा प्रकारपैमाने और उनके अनुप्रयोग के क्षेत्र। तराजू की उपस्थिति के कारण।

शका'ला, एस, और. [लैटिन. स्कैला - सीढ़ी].- 1 . भिन्न-भिन्न विभाजनों वाला शासक मापने के उपकरण. डब्ल्यू. थर्मामीटर. 2 . आरोही या अवरोही क्रम में मात्राओं, संख्याओं की एक श्रृंखला (विशेष)। श. रोगी का तापमान. श. रोग. श्री. वेतन.

तराजू के प्रकार:

मापन पैमानों को आमतौर पर मापे गए डेटा के प्रकारों के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, जो किसी दिए गए पैमाने के लिए स्वीकार्य गणितीय परिवर्तनों के साथ-साथ संबंधित पैमाने द्वारा प्रदर्शित संबंधों के प्रकारों को भी निर्धारित करते हैं। तराजू का आधुनिक वर्गीकरण 1946 में स्टेनली स्मिथ स्टीवंस द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

नामों का पैमाना (नाममात्र, वर्गीकरण)

मूल्यों को मापने के लिए उपयोग किया जाता है गुणात्मक संकेत. ऐसी विशेषता का मान उस तुल्यता वर्ग का नाम है जिससे संबंधित वस्तु संबंधित है। गुणात्मक विशेषताओं के अर्थ के उदाहरण राज्यों के नाम, रंग, कार ब्रांड आदि हैं। ऐसी विशेषताएँ पहचान के सिद्धांतों को संतुष्ट करती हैं:

पर बड़ी संख्याकक्षाएं पदानुक्रमित नामकरण पैमानों का उपयोग करती हैं। अधिकांश प्रसिद्ध उदाहरणऐसे पैमाने जानवरों और पौधों को वर्गीकृत करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पैमाने हैं।

नामों के पैमाने में मापे गए मूल्यों के साथ, आप केवल एक ही ऑपरेशन कर सकते हैं - उनके संयोग या गैर-संयोग की जाँच करना। इस तरह के चेक के परिणामों के आधार पर, विभिन्न वर्गों के लिए भरने की आवृत्तियों (संभावनाओं) की अतिरिक्त गणना करना संभव है जिसका उपयोग आवेदन के लिए किया जा सकता है विभिन्न तरीकेसांख्यिकीय विश्लेषण - समझौते का ची-स्क्वायर परीक्षण, गुणात्मक विशेषताओं के संबंध के बारे में परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए क्रैमर परीक्षण, आदि।

सामान्य पैमाना (या रैंक पैमाना)

बनाया गया पहचानऔर आदेश. इस पैमाने में विषयों को क्रमबद्ध किया जाता है। लेकिन सभी वस्तुओं को क्रम के संबंध के अधीन नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यह कहना असंभव है कि कौन सा बड़ा है, एक वृत्त या एक त्रिकोण, लेकिन कोई इन वस्तुओं में एक सामान्य संपत्ति - क्षेत्र की पहचान कर सकता है, और इस प्रकार क्रमिक संबंध स्थापित करना आसान हो जाता है। इस पैमाने के लिए, एक मोनोटोनिक परिवर्तन स्वीकार्य है। ऐसा पैमाना कच्चा है क्योंकि यह पैमाने के विषयों के बीच अंतर को ध्यान में नहीं रखता है। ऐसे पैमाने का एक उदाहरण: शैक्षणिक प्रदर्शन स्कोर (असंतोषजनक, संतोषजनक, अच्छा, उत्कृष्ट), मोह्स स्केल।

अंतराल पैमाना

यहां मानक के साथ तुलना है। इस तरह के पैमाने का निर्माण हमें मौजूदा संख्यात्मक प्रणालियों के अधिकांश गुणों का श्रेय व्यक्तिपरक आकलन के आधार पर प्राप्त संख्याओं को देने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रियाओं के लिए एक अंतराल पैमाने का निर्माण। इस पैमाने के लिए, रैखिक परिवर्तन स्वीकार्य है. यह आपको परीक्षण परिणामों को सामान्य पैमानों तक कम करने और इस प्रकार संकेतकों की तुलना करने की अनुमति देता है। उदाहरण: सेल्सियस स्केल.

रिश्ते का पैमाना

अनुपात पैमाने में, संबंध "इतने गुना अधिक" लागू होता है। यह चार पैमानों में से एकमात्र ऐसा पैमाना है जिसमें पूर्ण शून्य है। शून्य बिंदु माप की अनुपस्थिति को दर्शाता है गुणवत्ता। यहपैमाना समानता परिवर्तन (एक स्थिरांक से गुणा) की अनुमति देता है। इस पैमाने के उपयोग पर प्रतिबंध लगाना, शून्य बिंदु निर्धारित करना अनुसंधान के लिए एक कठिन कार्य है। ऐसे पैमानों का उपयोग करके द्रव्यमान, लंबाई, ताकत और मूल्य (कीमत) को मापा जा सकता है। उदाहरण: केल्विन स्केल (पूर्ण शून्य से मापा गया तापमान, विशेषज्ञों की सहमति से चुनी गई माप की इकाई - केल्विन)।

अंतर पैमाना

प्रारंभिक बिंदु मनमाना है, माप की इकाई निर्दिष्ट है। स्वीकार्य परिवर्तन बदलाव हैं। उदाहरण: समय मापना।

पूर्ण पैमाना

इसमें एक अतिरिक्त विशेषता शामिल है - माप की एक इकाई की प्राकृतिक और स्पष्ट उपस्थिति। इस पैमाने पर एक शून्य बिंदु होता है। उदाहरण: दर्शकों में लोगों की संख्या.

जिन पैमानों पर विचार किया गया है, उनमें से पहले दो गैर-मीट्रिक हैं, और बाकी मीट्रिक हैं।

पैमाने के प्रकार का मुद्दा सीधे माप परिणामों के गणितीय प्रसंस्करण के लिए तरीकों की पर्याप्तता की समस्या से संबंधित है। सामान्य तौर पर, पर्याप्त आँकड़े वे होते हैं जो उपयोग किए गए माप पैमाने के स्वीकार्य परिवर्तनों के संबंध में अपरिवर्तनीय होते हैं।

साइकोमेट्रिक्स में उपयोग करें. विभिन्न पैमानों का उपयोग करके, विभिन्न मनोवैज्ञानिक माप किए जा सकते हैं। मनोवैज्ञानिक माप की सबसे पहली विधियाँ मनोभौतिकी में विकसित की गईं। मनोचिकित्सकों का मुख्य कार्य यह था कि उत्तेजना के भौतिक मापदंडों और संवेदनाओं के संबंधित व्यक्तिपरक आकलन के बीच संबंध कैसे निर्धारित किया जाए। इस संबंध को जानकर, आप समझ सकते हैं कि कौन सी अनुभूति इस या उस संकेत से मेल खाती है। मनोभौतिक कार्य किसी उत्तेजना के भौतिक माप पैमाने के संख्यात्मक मान और उस उत्तेजना के प्रति मनोवैज्ञानिक या व्यक्तिपरक प्रतिक्रिया के संख्यात्मक मान के बीच संबंध स्थापित करता है।

सेल्सीयस

1701 स्वीडन में। उनकी रुचि के क्षेत्र: खगोल विज्ञान, सामान्य भौतिकी, भूभौतिकी। उन्होंने उप्साला विश्वविद्यालय में खगोल विज्ञान पढ़ाया और वहां एक खगोलीय वेधशाला की स्थापना की।

सेल्सियस सितारों की चमक को मापने और उत्तरी रोशनी और पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में उतार-चढ़ाव के बीच संबंध स्थापित करने वाला पहला व्यक्ति था।

उन्होंने मध्याह्न रेखा को मापने के लिए 1736-1737 के लैपलैंड अभियान में भाग लिया। ध्रुवीय क्षेत्रों से लौटने पर, सेल्सियस ने उप्साला में एक खगोलीय वेधशाला के संगठन और निर्माण पर सक्रिय कार्य शुरू किया और 1740 में इसके निदेशक बने। 25 मार्च 1744 को एंडर्स सेल्सियस की मृत्यु हो गई। खनिज सेल्सियन, एक प्रकार का बेरियम फेल्डस्पार, का नाम उनके नाम पर रखा गया है।

प्रौद्योगिकी, चिकित्सा, मौसम विज्ञान और रोजमर्रा की जिंदगी में, सेल्सियस पैमाने का उपयोग किया जाता है, जिसमें पानी के त्रिक बिंदु का तापमान 0.01 होता है, और इसलिए 1 एटीएम के दबाव पर पानी का हिमांक बिंदु 0 होता है। वर्तमान में, सेल्सियस पैमाने को केल्विन पैमाने के माध्यम से परिभाषित किया जाता है: एक डिग्री सेल्सियस एक केल्विन के बराबर होता है। इस प्रकार, पानी का क्वथनांक, जिसे मूल रूप से सेल्सियस द्वारा 100 के बराबर संदर्भ बिंदु के रूप में चुना गया था, ने अपना मूल्य खो दिया है, और आधुनिक अनुमानसामान्य वायुमंडलीय दबाव पर पानी का क्वथनांक लगभग 99.975 होता है। सेल्सियस पैमाना व्यावहारिक रूप से बहुत सुविधाजनक है क्योंकि हमारे ग्रह पर पानी बहुत आम है और हमारा जीवन इस पर आधारित है। शून्य सेल्सियस मौसम विज्ञान के लिए एक विशेष बिंदु है क्योंकि यह वायुमंडलीय पानी के जमने से जुड़ा है। यह पैमाना 1742 में एंडर्स सेल्सियस द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

फ़ारेनहाइट

गेब्रियल फ़ारेनहाइट. डैनियल गेब्रियल फ़ारेनहाइट (1686-1736) - जर्मन भौतिक विज्ञानी। 24 मई 1686 को डेंजिग (अब डांस्क, पोलैंड) में जन्मे, उन्होंने जर्मनी, हॉलैंड और इंग्लैंड में भौतिकी का अध्ययन किया, उन्होंने अपना लगभग पूरा जीवन हॉलैंड में बिताया सटीक मौसम संबंधी उपकरणों के निर्माण में 1709 में उन्होंने एक अल्कोहल थर्मामीटर बनाया, 1714 में - एक पारा थर्मामीटर, पारा को शुद्ध करने की एक नई विधि का उपयोग करते हुए, फ़ारेनहाइट ने तीन संदर्भ बिंदुओं के साथ एक पैमाना बनाया: यह तापमान के अनुरूप था पानी - बर्फ - अमोनिया का मिश्रण, - एक स्वस्थ व्यक्ति के शरीर के तापमान के लिए, फारेनहाइट पैमाने पर बर्फ के पिघलने बिंदु को तापमान के रूप में लिया जाता था स्केल का प्रयोग कई स्थानों पर किया जाता है। अंग्रेजी बोलने वाले देश, हालाँकि यह धीरे-धीरे सेल्सियस पैमाने पर रास्ता दे रहा है। थर्मामीटर बनाने के अलावा, फ़ारेनहाइट बैरोमीटर और हाइग्रोमीटर में सुधार करने में भी शामिल था। उन्होंने वायुमंडलीय दबाव और उसमें नमक की मात्रा पर तरल के क्वथनांक में परिवर्तन की निर्भरता का भी अध्ययन किया, पानी के सुपरकूलिंग की घटना की खोज की और निकायों के विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण की तालिकाएँ संकलित कीं। फारेनहाइट की मृत्यु 16 सितंबर, 1736 को हेग में हुई।

इंग्लैंड और विशेषकर संयुक्त राज्य अमेरिका में फारेनहाइट पैमाने का उपयोग किया जाता है। शून्य डिग्री सेल्सियस 32 डिग्री फ़ारेनहाइट है, और एक डिग्री फ़ारेनहाइट 5/9 डिग्री सेल्सियस है।

निम्नलिखित परिभाषा वर्तमान में स्वीकृत है फ़ारेनहाइट पैमाना: यह एक तापमान पैमाना है, जिसका 1 डिग्री (1) वायुमंडलीय दबाव पर पानी के क्वथनांक और बर्फ के पिघलने बिंदु के बीच अंतर के 1/180 के बराबर है, और बर्फ के पिघलने बिंदु का तापमान F होता है फ़ारेनहाइट तापमान सेल्सियस तापमान () के अनुपात से संबंधित है। 1724 में जी. फ़ारेनहाइट द्वारा प्रस्तावित।

रेउमुर स्केल

रेने रेउमुर. रेने एंटोनी डी रेउमुर का जन्म 28 को हुआ था

फरवरी 1683 में ला रोशेल, फ्रांसीसी प्रकृतिवादी, सेंट पीटर्सबर्ग एकेडमी ऑफ साइंसेज के विदेशी मानद सदस्य (1737)। कीट कालोनियों के पुनर्जनन, शरीर विज्ञान, जीव विज्ञान पर काम करता है। उन्होंने अपने नाम पर एक तापमान पैमाना प्रस्तावित किया। उन्होंने स्टील तैयार करने के कुछ तरीकों में सुधार किया, वह कुछ कास्टिंग प्रक्रियाओं को वैज्ञानिक रूप से प्रमाणित करने का प्रयास करने वाले पहले लोगों में से एक थे, और उन्होंने "द आर्ट ऑफ़ ट्रांसफ़ॉर्मिंग आयरन इनटू स्टील" नामक कृति लिखी। वह एक मूल्यवान निष्कर्ष पर पहुंचे: लोहा, स्टील, कच्चा लोहा कुछ अशुद्धियों की मात्रा में भिन्न होते हैं। इस अशुद्धता को लोहे में मिलाकर, कच्चे लोहे के साथ कार्बराइजिंग या मिश्रधातु बनाकर, रेउमुर ने स्टील प्राप्त किया। 1814 में के. केयरटेन ने सिद्ध किया कि यह अशुद्धि कार्बन थी।

रेउमुर ने फ्रॉस्टेड ग्लास तैयार करने की एक विधि दी।

आज स्मृति उनका नाम केवल लोंग के आविष्कार के साथ जोड़ती है

तापमान पैमाने का प्रयोग किया गया। वास्तव में, रेने एंटोनी फेरचेंट डी रेउमुर, जो 1683-1757 में रहते थे, मुख्य रूप से पेरिस में, उन वैज्ञानिकों में से एक थे बहुमुखी प्रतिभाजिसकी हमारे समय में - संकीर्ण विशेषज्ञता का समय - कल्पना करना कठिन है। रेउमुर एक ही समय में एक तकनीशियन, भौतिक विज्ञानी और प्राकृतिक वैज्ञानिक थे। एक कीट विज्ञानी के रूप में उन्होंने फ़्रांस के बाहर बहुत प्रसिद्धि प्राप्त की। में हाल के वर्षअपने जीवन के दौरान, रेउमुर को यह विचार आया कि रहस्यमय परिवर्तनकारी शक्ति की खोज उन स्थानों पर की जानी चाहिए जहां इसकी अभिव्यक्ति सबसे अधिक स्पष्ट है - शरीर में भोजन के परिवर्तन के दौरान, यानी। इसके आत्मसात होने पर. 17 अक्टूबर, 1757 को सेंट-जूलियन-डु-टेरोक्स (मायेन) के पास बरमोवडिएर के महल में उनकी मृत्यु हो गई।

1730 में आर. ए. रेउमुर द्वारा प्रस्तावित, जिन्होंने अपने द्वारा आविष्कार किए गए अल्कोहल थर्मामीटर का वर्णन किया था।

इकाई रेउमुर () डिग्री है, जो संदर्भ बिंदुओं के बीच तापमान अंतराल के 1/80 के बराबर है - पिघलती बर्फ का तापमान () और उबलते पानी ()

वर्तमान में, यह पैमाना उपयोग से बाहर हो गया है; यह लेखक की मातृभूमि फ्रांस में सबसे लंबे समय तक जीवित रहा।

तापमान पैमानों की तुलना

विवरण	केल्विन	सेल्सीयस	फ़ारेनहाइट	न्यूटन	थर्मामीटर
परम शून्य	0	-273.15	-459.67	-90.14	-218.52
फ़ारेनहाइट (नमक और बर्फ समान मात्रा में) के मिश्रण का पिघलने का तापमान	255.37	-17.78	0	-5.87	-14.22
पानी का हिमांक बिंदु (सामान्य स्थिति)	273.15	0	32	0	0
औसत मानव शरीर का तापमान	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
पानी का क्वथनांक (सामान्य स्थिति)	373.15	100	212	33	80
सौर सतह का तापमान	5800	5526	9980	1823	4421

तापमान तराजू, तुलनीय प्रणालियाँ संख्यात्मक मूल्यतापमान। तापमान सीधे मापने योग्य मात्रा नहीं है; इसका मूल्य भौतिक संपत्ति को मापने के लिए सुविधाजनक किसी भी थर्मोमेट्रिक पदार्थ के तापमान परिवर्तन से निर्धारित होता है। थर्मोमेट्रिक पदार्थ और संपत्ति को चुनने के बाद, प्रारंभिक संदर्भ बिंदु और तापमान इकाई का आकार - डिग्री निर्धारित करना आवश्यक है। इस प्रकार, अनुभवजन्य तापमान पैमाने (बाद में टी.एस. के रूप में संदर्भित) निर्धारित किए जाते हैं। टी. श में. आमतौर पर, दो मुख्य तापमान दर्ज किए जाते हैं, जो एक-घटक प्रणालियों (तथाकथित संदर्भ या स्थिर बिंदु) के चरण संतुलन के बिंदुओं के अनुरूप होते हैं, जिनके बीच की दूरी को पैमाने का मुख्य तापमान अंतराल कहा जाता है। निम्नलिखित संदर्भ बिंदुओं का उपयोग किया जाता है: पानी का त्रिगुण बिंदु, पानी, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का क्वथनांक, चांदी, सोना, आदि का जमना बिंदु। एक इकाई अंतराल (तापमान इकाई) का आकार एक निश्चित अंश के रूप में निर्धारित किया जाता है मुख्य अंतराल. गिनती की शुरुआत के लिए टी. श. संदर्भ बिंदुओं में से एक लें. इस प्रकार आप अनुभवजन्य (सशर्त) टी. श निर्धारित कर सकते हैं। किसी भी थर्मोमेट्रिक संपत्ति के लिए। यदि हम मानते हैं कि और तापमान के बीच संबंध रैखिक है, तो तापमान, जहां, और मुख्य अंतराल के शुरुआती और समाप्ति बिंदुओं पर तापमान पर संपत्ति के संख्यात्मक मान हैं, - डिग्री का आकार, - मुख्य अंतराल के प्रभागों की संख्या।

उदाहरण के लिए, सेल्सियस पैमाने में, पानी के जमने (बर्फ के पिघलने) के तापमान को शुरुआती बिंदु के रूप में लिया जाता है और पानी के जमने और उबलने के बिंदुओं के बीच के मुख्य अंतराल को 100 बराबर भागों () में विभाजित किया जाता है।

टी. श. इस प्रकार मापी गई भौतिक मात्रा के मूल्यों से रैखिक रूप से संबंधित क्रमिक तापमान मूल्यों की एक प्रणाली है (यह मात्रा स्पष्ट होनी चाहिए और मोनोटोनिक फ़ंक्शनतापमान)। सामान्य तौर पर, टी. श. थर्मोमेट्रिक गुण में भिन्नता हो सकती है (यह पिंडों का थर्मल विस्तार हो सकता है, तापमान के साथ कंडक्टरों के विद्युत प्रतिरोध में परिवर्तन, आदि), थर्मोमेट्रिक पदार्थ (गैस, तरल) में भिन्न हो सकता है। ठोस), और संदर्भ बिंदुओं पर भी निर्भर करते हैं। सरलतम मामले में, टी. श. समान संदर्भ बिंदुओं के लिए अपनाए गए संख्यात्मक मानों में भिन्नता होती है। इस प्रकार, सेल्सियस (), रेउमुर () और फ़ारेनहाइट () पैमानों में, बर्फ के पिघलने बिंदु और सामान्य दबाव पर पानी के क्वथनांक के लिए अलग-अलग तापमान मान निर्दिष्ट किए जाते हैं। तापमान को एक पैमाने से दूसरे पैमाने में परिवर्तित करने के लिए संबंध:

अतिरिक्त प्रयोगात्मक डेटा के बिना, बुनियादी तापमान में भिन्नता वाले टी. श. के लिए प्रत्यक्ष पुनर्गणना असंभव है। टी. श., थर्मोमेट्रिक गुण या पदार्थ में भिन्न, काफी भिन्न हैं। असीमित संख्या में अनुभवजन्य थर्मामीटर जो एक-दूसरे से मेल नहीं खाते हैं, संभव है, क्योंकि सभी थर्मोमेट्रिक गुण तापमान से गैर-रैखिक रूप से संबंधित होते हैं और गैर-रैखिकता की डिग्री अलग-अलग होती है विभिन्न गुणऔर अनुभवजन्य थर्मामीटर के अनुसार मापा गया वास्तविक तापमान पारंपरिक ("पारा", "प्लैटिनम" तापमान, आदि) कहा जाता है, इसकी इकाई पारंपरिक डिग्री है। अनुभवजन्य टी. श के बीच। एक विशेष स्थान पर गैस तराजू का कब्जा है, जिसमें गैसें थर्मोमेट्रिक पदार्थ ("नाइट्रोजन", "हाइड्रोजन", "हीलियम" थर्मामीटर) के रूप में काम करती हैं। ये टी. श. उपयोग की गई गैस पर दूसरों की तुलना में कम निर्भर रहें और (सुधार शुरू करके) सैद्धांतिक गैस टी. श में लाया जा सकता है। एवोगैड्रो, एक आदर्श गैस के लिए मान्य है। पूर्ण अनुभवजन्य टी. श. वे एक पैमाना कहते हैं, जिसका पूर्ण शून्य उस तापमान से मेल खाता है जिस पर किसी भौतिक संपत्ति का संख्यात्मक मान होता है (उदाहरण के लिए, एवोगैड्रो गैस सिद्धांत में, तापमान का पूर्ण शून्य एक आदर्श गैस के शून्य दबाव से मेल खाता है)। तापमान (अनुभवजन्य टी. श. के अनुसार) और (पूर्ण अनुभवजन्य टी. श. के अनुसार) संबंध से संबंधित हैं , अनुभवजन्य टी. श का पूर्ण शून्य कहां है। (पूर्ण शून्य का परिचय एक एक्सट्रपलेशन है और इसका कार्यान्वयन नहीं होता है)।

अनुभवजन्य टी. श का मूलभूत दोष। - थर्मोमेट्रिक पदार्थ पर उनकी निर्भरता - थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम पर आधारित थर्मोडायनामिक सिद्धांत में अनुपस्थित है। निरपेक्ष थर्मोडायनामिक तापमान का निर्धारण करते समय। (केल्विन स्केल) कार्नोट चक्र से आते हैं। यदि कार्नोट चक्र में चक्र पूरा करने वाला कोई पिंड तापमान पर ऊष्मा को अवशोषित करता है और तापमान पर ऊष्मा छोड़ता है, तो अनुपात कार्यशील तरल पदार्थ के गुणों पर निर्भर नहीं करता है और माप के लिए उपलब्ध मात्राओं का उपयोग करके पूर्ण तापमान निर्धारित करने की अनुमति देता है। प्रारंभ में, इस पैमाने का मुख्य अंतराल वायुमंडलीय दबाव पर बर्फ के पिघलने और उबलते पानी के बिंदुओं द्वारा निर्धारित किया गया था, पूर्ण तापमान की इकाई मुख्य अंतराल के हिस्से के अनुरूप थी, और बर्फ के पिघलने के बिंदु को शुरुआती बिंदु के रूप में लिया गया था। 1954 में, वज़न और माप पर एक्स जनरल कॉन्फ्रेंस ने थर्मोडायनामिक टी. श की स्थापना की। एक संदर्भ बिंदु के साथ - पानी का त्रिक बिंदु, जिसका तापमान 273.16 K (बिल्कुल) लिया जाता है, जो कि से मेल खाता है। निरपेक्ष थर्मोडायनामिक टी. श में तापमान। केल्विन (K) में मापा जाता है। थर्मोडायनामिक तापमान स्केल, जिसमें बर्फ के पिघलने बिंदु के लिए तापमान लिया जाता है, सेंटीग्रेड कहलाता है। सेल्सियस में व्यक्त तापमान और पूर्ण थर्मोडायनामिक टी. पैमाने के बीच संबंध:

इसलिए इन पैमानों में इकाइयों का आकार समान है। संयुक्त राज्य अमेरिका और कुछ अन्य देशों में जहां फ़ारेनहाइट पैमाने पर तापमान मापने की प्रथा है, निरपेक्ष टी. श. रंकिन। केल्विन और डिग्री रैंकिन के बीच संबंध: रैंकिन पैमाने पर, बर्फ का पिघलने बिंदु से मेल खाता है , पानी का क्वथनांक .

कोई अनुभवजन्य टी. श. थर्मोडायनामिक टी. श में कम हो जाता है। थर्मोमेट्रिक गुण और थर्मोडायनामिक तापमान के बीच संबंध की प्रकृति को ध्यान में रखते हुए सुधार की शुरूआत। थर्मोडायनामिक टी. श. सीधे तौर पर नहीं (थर्मोमेट्रिक पदार्थ के साथ कार्नोट चक्र निष्पादित करके), बल्कि थर्मोडायनामिक तापमान से जुड़ी अन्य प्रक्रियाओं की मदद से किया जाता है। एक विस्तृत तापमान सीमा में (लगभग हीलियम के क्वथनांक से लेकर सोने के जमने के बिंदु तक), थर्मोडायनामिक टी. श. टी. श के साथ मेल खाता है। एवोगैड्रो, इसलिए थर्मोडायनामिक तापमान गैस तापमान से निर्धारित होता है, जिसे गैस थर्मामीटर से मापा जाता है। कम तापमान पर, थर्मोडायनामिक टी. श. पैरामैग्नेटिक सामग्रियों की चुंबकीय संवेदनशीलता की तापमान निर्भरता के अनुसार, उच्च मूल्यों पर पैमाने को कई बार फिर से परिभाषित किया गया (MTSh-48, MPTS-68, MTSH-90): संदर्भ तापमान और प्रक्षेप विधियां बदल गईं, लेकिन सिद्धांत वही रहा - पैमाने का आधार इन बिंदुओं पर कैलिब्रेटेड थर्मोडायनामिक तापमान और इंटरपोलेशन उपकरणों के कुछ मूल्यों के साथ शुद्ध चरण संक्रमण पदार्थों का एक सेट है। ITS-90 स्केल वर्तमान में प्रभावी है। मुख्य दस्तावेज़ (पैमाने पर विनियम) केल्विन की परिभाषा, चरण संक्रमण तापमान (संदर्भ बिंदु) और प्रक्षेप विधियों के मूल्यों को स्थापित करता है।

रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग किए जाने वाले तापमान पैमाने - सेल्सियस और फ़ारेनहाइट दोनों (मुख्य रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में उपयोग किए जाते हैं) - निरपेक्ष नहीं हैं और इसलिए उन स्थितियों में प्रयोग करते समय असुविधाजनक होते हैं जहां तापमान पानी के हिमांक से नीचे चला जाता है, यही कारण है कि तापमान को नकारात्मक रूप से व्यक्त किया जाना चाहिए संख्या। ऐसे मामलों के लिए, पूर्ण तापमान पैमाने पेश किए गए थे।

उनमें से एक को रैंकिन स्केल कहा जाता है, और दूसरे को पूर्ण थर्मोडायनामिक स्केल (केल्विन स्केल) कहा जाता है; उनका तापमान क्रमशः रैंकिन () और केल्विन (K) डिग्री में मापा जाता है। दोनों पैमाने पूर्ण शून्य तापमान पर शुरू होते हैं। उनमें अंतर यह है कि एक केल्विन एक डिग्री सेल्सियस के बराबर है, और एक रैंकिन डिग्री एक डिग्री फ़ारेनहाइट के बराबर है। मानक वायुमंडलीय दबाव पर पानी का हिमांक बिंदु, से मेल खाता है।

केल्विन स्केल पानी के त्रिक बिंदु (273.16 K) से बंधा हुआ है, और बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक इस पर निर्भर करता है। इससे उच्च तापमान माप की व्याख्या की सटीकता में समस्याएँ पैदा होती हैं। बीआईपीएम अब केल्विन की एक नई परिभाषा की ओर बढ़ने और ट्रिपल पॉइंट तापमान के संदर्भ के बजाय बोल्ट्जमैन स्थिरांक को ठीक करने की संभावना पर विचार कर रहा है।

संक्षिप्त विवरण: छात्र पैमानों के वर्गीकरण और उनके दायरे से परिचित हो गए।

अभ्यास किट

प्रश्न:

तराजू का आधुनिक वर्गीकरण कब और किसके द्वारा प्रस्तावित किया गया था?
SCALE शब्द को परिभाषित करें।
आपके द्वारा ज्ञात सभी प्रकार के पैमानों की सूची बनाएं और उनके अंतर स्पष्ट करें?
साइकोमेट्रिक्स में पैमानों का उपयोग क्यों किया जाता है?
इंग्लैण्ड तथा अमेरिका में कौन-सा पैमाना सबसे अधिक प्रयोग किया जाता है?
उपरोक्त में से कौन सा पैमाना सबसे पहले सामने आया?
रेउमुर पैमाने का प्रयोग सबसे अधिक समय तक किस देश ने किया है?
निरपेक्ष थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने पर तापमान कैसे मापा जाता है?
निरपेक्ष तापमान पैमानों के उदाहरण दीजिए।
केल्विन और डिग्री रैंकिन के बीच क्या संबंध है?

अभ्यास

दर्शाने वाला एक चित्र बनाइये आधुनिक वर्गीकरणतराजू क्या आप पदानुक्रम के अनुसार पैमाने बना सकते हैं?
विभिन्न तापमान पैमानों (फ़ारेनहाइट, केल्विन) में तापमान मान निर्धारित करें

मानवता ने लगभग 400 साल पहले तापमान मापना सीखा था। लेकिन आज के थर्मामीटर से मिलते-जुलते पहले उपकरण 15वीं शताब्दी में ही सामने आए। प्रथम थर्मामीटर के आविष्कारक वैज्ञानिक गेब्रियल फ़ारेनहाइट थे। कुल मिलाकर, दुनिया में कई अलग-अलग तापमान पैमानों का आविष्कार किया गया, उनमें से कुछ अधिक लोकप्रिय थे और आज भी उपयोग किए जाते हैं, अन्य धीरे-धीरे उपयोग से बाहर हो गए।

तापमान पैमाने तापमान मानों की प्रणालियाँ हैं जिनकी एक दूसरे से तुलना की जा सकती है। चूँकि तापमान कोई ऐसी मात्रा नहीं है जिसे सीधे मापा जा सके, इसका मान किसी पदार्थ (उदाहरण के लिए, पानी) की तापमान स्थिति में बदलाव से जुड़ा होता है। सभी तापमान पैमानों पर, एक नियम के रूप में, चयनित थर्मोमेट्रिक पदार्थ के विभिन्न चरणों में संक्रमण तापमान के अनुरूप दो बिंदु दर्ज किए जाते हैं। ये तथाकथित संदर्भ बिंदु हैं। उदाहरणों में पानी का क्वथनांक, सोने का जमना बिंदु आदि शामिल हैं। इनमें से एक बिंदु को उत्पत्ति के रूप में लिया जाता है। उनके बीच के अंतराल को एक निश्चित संख्या में समान खंडों में विभाजित किया गया है, जो एकल हैं। एक डिग्री को सार्वभौमिक रूप से एक इकाई के रूप में स्वीकार किया जाता है।

दुनिया में सबसे लोकप्रिय और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले तापमान पैमाने सेल्सियस और फ़ारेनहाइट पैमाने हैं। हालाँकि, आइए उपलब्ध पैमानों को क्रम से देखें और उपयोग में आसानी और व्यावहारिक उपयोगिता के दृष्टिकोण से उनकी तुलना करने का प्रयास करें। पाँच सबसे प्रसिद्ध पैमाने हैं:

1. फारेनहाइट पैमाने का आविष्कार जर्मन वैज्ञानिक फारेनहाइट ने किया था। 1709 के ठंडे सर्दियों के दिनों में से एक पर, वैज्ञानिक के थर्मामीटर में पारा बहुत कम तापमान तक गिर गया, जिसे उन्होंने नए पैमाने पर शून्य के रूप में लेने का प्रस्ताव दिया। एक अन्य संदर्भ बिंदु मानव शरीर का तापमान था। उसके पैमाने पर पानी का हिमांक +32° और क्वथनांक +212° था। फ़ारेनहाइट पैमाना विशेष रूप से विचारशील या सुविधाजनक नहीं है। पहले, वर्तमान में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था - लगभग केवल संयुक्त राज्य अमेरिका में।

2. 1731 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक रेने डी रेउमुर द्वारा आविष्कार किए गए रेउमुर पैमाने के अनुसार, निचला संदर्भ बिंदु पानी का हिमांक बिंदु है। यह पैमाना अल्कोहल के उपयोग पर आधारित है, जो गर्म होने पर फैलता है, इसे जलाशय और ट्यूब में शून्य पर अल्कोहल की मात्रा का एक हजारवां हिस्सा माना जाता है। यह पैमाना अब प्रयोग से बाहर हो गया है।

3. सेल्सियस पैमाने पर (1742 में एक स्वीडनवासी द्वारा प्रस्तावित), बर्फ और पानी के मिश्रण का तापमान (वह तापमान जिस पर बर्फ पिघलती है) शून्य के रूप में लिया जाता है; दूसरा मुख्य बिंदु वह तापमान है जिस पर पानी उबलता है; उनके बीच के अंतराल को 100 भागों में विभाजित करने का निर्णय लिया गया और एक भाग को माप की इकाई के रूप में लिया गया - डिग्री सेल्सियस। फ़ारेनहाइट पैमाने और रेउमुर पैमाने की तुलना में अधिक तर्कसंगत, और अब इसका उपयोग हर जगह किया जाता है।

4. केल्विन पैमाने का आविष्कार 1848 में लॉर्ड केल्विन (अंग्रेजी वैज्ञानिक डब्ल्यू. थॉमसन) ने किया था। इस पर शून्य बिंदु न्यूनतम संभव तापमान से मेल खाता है जिस पर किसी पदार्थ के अणुओं की गति रुक जाती है। गैसों के गुणों का अध्ययन करते समय इस मान की गणना सैद्धांतिक रूप से की गई थी। सेल्सियस पैमाने पर, यह मान लगभग - 273°C से मेल खाता है, यानी शून्य सेल्सियस 273 K के बराबर है। नए पैमाने की माप की इकाई एक केल्विन थी (मूल रूप से इसे "डिग्री केल्विन" कहा जाता था)।

5. (स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू. रैंकिन के नाम पर) का सिद्धांत केल्विन पैमाने के समान है, और आयाम फ़ारेनहाइट पैमाने के समान है। यह प्रणाली व्यावहारिक रूप से व्यापक नहीं थी।

फ़ारेनहाइट और सेल्सियस पैमाने हमें जो तापमान मान देते हैं, उन्हें आसानी से एक दूसरे में परिवर्तित किया जा सकता है। "अपने दिमाग में" (अर्थात जल्दी से, विशेष तालिकाओं का उपयोग किए बिना) फ़ारेनहाइट मान को डिग्री सेल्सियस में परिवर्तित करते समय, आपको मूल आंकड़े को 32 इकाइयों से कम करना होगा और 5/9 से गुणा करना होगा। इसके विपरीत (सेल्सियस से फ़ारेनहाइट पैमाने तक) - मूल मान को 9/5 से गुणा करें और 32 जोड़ें। तुलना के लिए: सेल्सियस में तापमान 273.15 डिग्री है, फ़ारेनहाइट में - 459.67 डिग्री।

प्राचीन वैज्ञानिकों की विरासत के अनुवादों की बदौलत थर्मामीटर के आविष्कार का इतिहास अच्छी तरह से संरक्षित किया गया है।

वर्णन मिलता है कि यूनानी वैज्ञानिक और चिकित्सक गैलेन ने 170 ई. में तापमान मापने का पहला प्रयास किया था। उन्होंने उबलते पानी और बर्फ के मानक तापमान का दस्तावेजीकरण किया।

ऊष्मा मीटर

तापमान माप की अवधारणा काफी नई है. थर्मोस्कोप, मूल रूप से बिना स्केल वाला ताप मीटर, आधुनिक थर्मामीटर का पूर्ववर्ती था। 1593 में थर्मोस्कोप पर कई आविष्कारक काम कर रहे थे, लेकिन सबसे प्रसिद्ध इतालवी आविष्कारक गैलीलियो गैलीली हैं, जिन्होंने थर्मोस्कोप में सुधार भी किया (लेकिन आविष्कार नहीं किया)।

एक थर्मोस्कोप गर्मी में अंतर दिखा सकता है, जिससे पर्यवेक्षकों को यह पता चल सकता है कि क्या कुछ गर्म या ठंडा हो गया है। हालाँकि, थर्मोस्कोप डिग्री में सटीक तापमान प्रदान नहीं कर सकता है। 1612 में, इतालवी आविष्कारक सैंटोरियो ने थर्मोस्कोप में अपना संख्यात्मक पैमाना जोड़ा और इसका उपयोग किसी व्यक्ति के तापमान को मापने के लिए किया जाने लगा। लेकिन अभी भी मानकीकृत पैमाने और परिशुद्धता की कमी थी।

थर्मामीटर का आविष्कार जर्मन भौतिक विज्ञानी गेब्रियल फारेनहाइट का है, जिन्होंने डेनिश खगोलशास्त्री ओलाफ क्रिस्टेंसन रोमर के साथ मिलकर अल्कोहल पर आधारित और उसका उपयोग करते हुए एक मीटर विकसित किया था।

1724 में, उन्होंने मानक तापमान पैमाना पेश किया जिस पर उनका नाम फ़ारेनहाइट अंकित है, एक ऐसा पैमाना जिसका उपयोग गर्मी में होने वाले परिवर्तनों को सटीक रूप में रिकॉर्ड करने के लिए किया जाता था। इसका पैमाना पानी के हिमांक और क्वथनांक के बीच 180 डिग्री पर विभाजित होता है। पानी के लिए 32°F हिमांक और पानी के लिए 212°F क्वथनांक, 0°F पानी, बर्फ और नमक के समान मिश्रण की गर्मी पर आधारित था। साथ ही इस प्रतीकात्मक प्रणाली के लिए मानव शरीर के तापमान को आधार माना जाता है। मूल रूप से, मानव शरीर का सामान्य तापमान 100°F था, लेकिन तब से इसे 98.6°F पर समायोजित किया गया है। इसे 0°F पर सेट करने के लिए पानी, बर्फ और अमोनियम क्लोराइड के बराबर मिश्रण का उपयोग किया जाता है।

फ़ारेनहाइट ने पारा एनालॉग की खोज से पहले 1709 में अल्कोहल-आधारित थर्मामीटर का प्रदर्शन किया था, जो अधिक सटीक साबित हुआ।

1714 में, फ़ारेनहाइट ने पहला आधुनिक थर्मामीटर विकसित किया, जो अधिक सटीक माप वाला पारा थर्मामीटर था। यह ज्ञात है कि ताप का भौतिक मान बढ़ने या घटने पर पारा फैलता या सिकुड़ता है। इसे मानकीकृत पैमाने वाला पहला आधुनिक पारा थर्मामीटर माना जा सकता है।

थर्मामीटर के आविष्कार का इतिहास बताता है कि जर्मन भौतिक विज्ञानी गेब्रियल फ़ारेनहाइट ने 1709 में अल्कोहल थर्मामीटर और 1714 में पारा थर्मामीटर का आविष्कार किया था।

तापमान पैमानों के प्रकार

आधुनिक दुनिया में, कुछ प्रकार के तापमान पैमानों का उपयोग किया जाता है:

1. फ़ारेनहाइट पैमाना तीन मुख्य तापमान पैमानों में से एक है साइन सिस्टम, आज अन्य दो सेल्सियस और केल्विन के साथ प्रयोग किया जाता है। फ़ारेनहाइट संयुक्त राज्य अमेरिका में तापमान मापने के लिए उपयोग किया जाने वाला मानक है, लेकिन शेष विश्व के अधिकांश भाग सेल्सियस का उपयोग करते हैं।

2. फ़ारेनहाइट की खोज के तुरंत बाद, स्वीडिश खगोलशास्त्री एंडर्स सेल्सियस ने अपने पैमाने की घोषणा की, जिसे सेल्सियस कहा जाता है। इसे क्वथनांक और हिमांक बिंदु को अलग करते हुए 100 डिग्री में विभाजित किया गया है। सेल्सियस द्वारा पानी के क्वथनांक के रूप में 0 और हिमांक के रूप में 100 के रूप में स्थापित मूल पैमाना, पैमाने के आविष्कार के तुरंत बाद बदल दिया गया और बन गया: 0° C - हिमांक बिंदु, 100° C - क्वथनांक।

सेल्सियस शब्द को 1948 में वज़न और माप पर अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन द्वारा अपनाया गया था और यह पैमाना वैज्ञानिक अनुप्रयोगों के साथ-साथ संयुक्त राज्य अमेरिका को छोड़कर दुनिया के अधिकांश देशों में पसंदीदा तापमान सेंसर है।

3. अगले पैमाने का आविष्कार स्कॉटलैंड के लॉर्ड केल्विन ने 1848 में अपने गेज से किया था, जिसे अब केल्विन पैमाने के रूप में जाना जाता है। यह पूर्ण सैद्धांतिक तापन के विचार पर आधारित था, जिसमें सभी पदार्थों में कोई तापीय ऊर्जा नहीं होती है। वहां कोई नहीं है नकारात्मक संख्याएँकेल्विन पैमाने पर, 0 K प्रकृति में सबसे कम संभव तापमान है।

पूर्ण शून्य केल्विन का अर्थ है माइनस 273.15 डिग्री सेल्सियस और माइनस 459.67 एफ। केल्विन स्केल का व्यापक रूप से वैज्ञानिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। केल्विन पैमाने पर इकाइयाँ सेल्सियस पैमाने पर इकाइयों के समान आकार की होती हैं, सिवाय इसके कि केल्विन पैमाने सबसे अधिक सेट होता है।

तापमान प्रकारों के लिए रूपांतरण कारक

फ़ारेनहाइट से सेल्सियस: 32 घटाएँ, फिर 5 से गुणा करें, फिर 9 से भाग दें;

सेल्सियस से फ़ारेनहाइट: 9 से गुणा करें, 5 से भाग दें, फिर 32 जोड़ें;

फारेनहाइट से केल्विन: 32 घटाएं, 5 से गुणा करें, 9 से भाग दें, फिर 273.15 जोड़ें;

केल्विन से फ़ारेनहाइट: 273.15 घटाएं, 1.8 से गुणा करें, फिर 32 जोड़ें;

केल्विन से सेल्सियस: 273 जोड़ें;

सेल्सियस से केल्विन: 273 घटाएँ।

थर्मामीटर उन सामग्रियों का उपयोग करते हैं जो गर्म या ठंडा होने पर किसी तरह से बदल जाते हैं। सबसे आम पारा या अल्कोहल हैं, जहां तरल गर्म होने पर फैलता है और ठंडा होने पर सिकुड़ता है, इसलिए तरल स्तंभ की लंबाई हीटिंग के आधार पर लंबी या छोटी होती है। आधुनिक थर्मामीटर को फारेनहाइट (संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रयुक्त), सेल्सियस (दुनिया भर में) और केल्विन (मुख्य रूप से वैज्ञानिकों द्वारा उपयोग किया जाता है) जैसे तापमान के लिए कैलिब्रेट किया जाता है।

इस लेख की सामग्री तापमान जैसी महत्वपूर्ण अवधारणा का एक विचार देती है। आइए एक परिभाषा दें, तापमान परिवर्तन के सिद्धांत और तापमान पैमाने के निर्माण के आरेख पर विचार करें।

तापमान क्या है

परिभाषा 1

तापमानएक अदिश भौतिक राशि है जो पिंडों की स्थूल प्रणाली के थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति का वर्णन करती है।

तापमान की अवधारणा का उपयोग एक भौतिक मात्रा के रूप में भी किया जाता है जो किसी पिंड के ताप की डिग्री निर्धारित करता है, लेकिन केवल ऐसी व्याख्या शब्द के अर्थ को समझने के लिए पर्याप्त नहीं है। सभी भौतिक अवधारणाएँ कुछ मौलिक कानूनों से संबंधित हैं और इन कानूनों के अनुसार ही उन्हें अर्थ दिया जाता है। इस मामले में, तापमान शब्द तापीय संतुलन की अवधारणा और स्थूल अपरिवर्तनीयता के नियम से जुड़ा है।

सिस्टम को बनाने वाले पिंडों के थर्मोडायनामिक संतुलन की घटना इन पिंडों के समान तापमान की उपस्थिति को इंगित करती है। तापमान को केवल अप्रत्यक्ष रूप से मापा जा सकता है, निकायों के ऐसे भौतिक गुणों के तापमान पर निर्भरता को आधार बनाकर जिन्हें सीधे मापा जा सकता है।

परिभाषा 2

तापमान मान प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पदार्थ या पिंड कहलाते हैं थर्मोमेट्रिक.

मान लीजिए कि दो थर्मल इंसुलेटेड निकायों को थर्मल संपर्क में लाया जाता है। एक शरीर ऊर्जा के प्रवाह को दूसरे में स्थानांतरित करेगा: गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया शुरू हो जाएगी। इस मामले में, तदनुसार, शरीर गर्मी छोड़ रहा है, उच्च तापमानशरीर ऊष्मा प्रवाह को "प्राप्त" कर रहा है। यह स्पष्ट है कि कुछ समय बाद गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया बंद हो जाएगी और थर्मल संतुलन होगा: यह माना जाता है कि निकायों के तापमान एक दूसरे के सापेक्ष बराबर होते हैं, उनके मूल्य प्रारंभिक तापमान मूल्यों के बीच के अंतराल में कहीं होंगे . इस प्रकार, तापमान तापीय संतुलन के मार्कर के रूप में कार्य करता है। यह पता चला है कि कोई भी मान t जो आवश्यकताओं को पूरा करता है:

टी 1 > टी 2 , जब गर्मी का स्थानांतरण पहले शरीर से दूसरे शरीर में होता है;
टी 1 " = टी 2 " = टी , टी 1 > टी > टी 2, जब थर्मल संतुलन स्थापित होता है, तो इसे तापमान के रूप में लिया जा सकता है।

हम यह भी ध्यान देते हैं कि निकायों का तापीय संतुलन परिवर्तनशीलता के नियम के अधीन है।

परिभाषा 3

परिवर्तनशीलता का नियम: जब दो पिंड किसी तीसरे के साथ संतुलन में होते हैं, तो वे एक दूसरे के साथ थर्मल संतुलन में होते हैं।

तापमान की इस परिभाषा की एक महत्वपूर्ण विशेषता इसकी अस्पष्टता है। स्थापित आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अलग-अलग मान चुनकर (जो तापमान मापने के तरीके को प्रभावित करेगा), भिन्न तापमान पैमाने प्राप्त करना संभव है।

परिभाषा 4

तापमान पैमानातापमान अंतराल को भागों में विभाजित करने की एक विधि है।

आइए एक उदाहरण देखें.

उदाहरण 1

तापमान मापने का एक प्रसिद्ध उपकरण थर्मामीटर है। विचार के लिए, आइए विभिन्न उपकरणों के थर्मामीटर लें। पहले को थर्मामीटर की केशिका में एक पारा स्तंभ द्वारा दर्शाया जाता है, और यहां तापमान मान इस स्तंभ की लंबाई से निर्धारित होता है, जो ऊपर बताई गई शर्तों 1 और 2 को पूरा करता है।

और तापमान मापने का दूसरा तरीका: थर्मोकपल का उपयोग करना - विद्युत परिपथएक गैल्वेनोमीटर और असमान धातुओं के दो जंक्शनों के साथ (चित्र)। 1 ).

चित्र 1

एक जंक्शन एक निश्चित तापमान वाले वातावरण में है (हमारे उदाहरण में, यह बर्फ पिघल रही है), दूसरा एक ऐसे वातावरण में है जिसका तापमान निर्धारित करने की आवश्यकता है। यहां, तापमान का एक संकेत थर्मोकपल का ईएमएफ है।

तापमान मापने की ये विधियाँ समान परिणाम नहीं देंगी। और एक तापमान से दूसरे तापमान में संक्रमण के लिए, एक अंशांकन वक्र का निर्माण किया जाना चाहिए जो पारा स्तंभ की लंबाई पर थर्मोकपल के ईएमएफ की निर्भरता स्थापित करेगा। इस मामले में, पारा थर्मामीटर का एकसमान पैमाना थर्मोकपल (या इसके विपरीत) के असमान पैमाने में बदल जाता है। एक पारा थर्मामीटर और एक थर्मोकपल के समान तापमान माप पैमाने दो पूरी तरह से अलग तापमान पैमाने बनाते हैं, जिस पर एक ही अवस्था में एक शरीर का तापमान अलग-अलग होगा। ऐसे थर्मामीटरों पर विचार करना भी संभव है जो डिज़ाइन में समान हैं, लेकिन अलग-अलग "थर्मल बॉडी" हैं (उदाहरण के लिए, पारा और अल्कोहल): हम इस मामले में समान तापमान पैमाने का पालन नहीं करेंगे। पारा स्तंभ की लंबाई बनाम अल्कोहल स्तंभ की लंबाई का ग्राफ रैखिक नहीं होगा।

उपरोक्त से हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि तापीय संतुलन के नियमों के आधार पर तापमान की अवधारणा अस्पष्ट है। यह तापमान अनुभवजन्य है और माप पद्धति पर निर्भर करता है। अनुभवजन्य तापमान पैमाने के "शून्य" के रूप में एक मनमाना बिंदु लिया जाता है। अनुभवजन्य तापमान की परिभाषा के अनुसार, केवल तापमान अंतर या उसके परिवर्तन का ही भौतिक अर्थ होता है। किसी भी अनुभवजन्य तापमान पैमाने को सुधारों का उपयोग करके थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने में परिवर्तित किया जाता है जो थर्मोमेट्रिक संपत्ति और थर्मोडायनामिक तापमान के बीच संबंध की प्रकृति को ध्यान में रखता है।

माप के लिए तापमान पैमाने का निर्माण करने के लिए, दो संख्यात्मक तापमान मानों के लिए दो निश्चित संदर्भ बिंदु निर्दिष्ट किए जाते हैं। इसके बाद, संदर्भ बिंदुओं को निर्दिष्ट संख्यात्मक मानों में अंतर को यादृच्छिक रूप से चुने गए भागों की आवश्यक संख्या में विभाजित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप तापमान माप की एक इकाई प्राप्त होती है।

प्रारंभिक बिंदु और माप की इकाई के रूप में उपयोग किए जाने वाले प्रारंभिक मान एकत्रीकरण की एक स्थिति से दूसरे में रासायनिक रूप से शुद्ध पदार्थों के संक्रमण के तापमान हैं, उदाहरण के लिए, बर्फ का पिघलने का तापमान t 0 और पानी का क्वथनांक tk सामान्य पर वायुमंडलीय दबाव (Pa ≈ 10 5 Pa ) . विभिन्न प्रकार के तापमान माप पैमानों में मात्राएँ t 0 और t k के अलग-अलग अर्थ हैं:

सेल्सियस पैमाने (सेंटीग्रेड स्केल) के अनुसार: पानी का क्वथनांक tk = 100°C, बर्फ का पिघलने बिंदु t0 = 0°C. सेल्सियस पैमाने में, पानी के त्रिक बिंदु का तापमान 0.01°C होता है 0.06 एटीएम का दबाव.

परिभाषा 5

जल का त्रिगुण बिंदु- ऐसा तापमान और दबाव जिस पर पानी के एकत्रीकरण की तीनों अवस्थाएँ एक साथ संतुलन में रह सकती हैं: तरल, ठोस (बर्फ) और भाप।

फ़ारेनहाइट पैमाने के अनुसार: पानी का क्वथनांक tk = 212 °F; बर्फ का पिघलने का तापमान t 0 = 32°C.

डिग्री सेल्सियस और फ़ारेनहाइट में व्यक्त तापमान में अंतर को निम्नलिखित अभिव्यक्ति के अनुसार समतल किया गया है:

t°C 100 = t°F - 32,180 या t°F = 1.8°C + 32.

इस पैमाने पर शून्य को 1: 1: 1 के अनुपात में लिए गए पानी, अमोनिया और नमक के मिश्रण के हिमांक के रूप में परिभाषित किया गया है।

केल्विन पैमाने के अनुसार: पानी का क्वथनांक t k = 373 K; बर्फ का पिघलने का तापमान t 0 = 273 K. यहाँ तापमान परम शून्य (t = 273.15 ° C) से मापा जाता है और इसे थर्मोडायनामिक या कहा जाता है निरपेक्ष तापमान. टी = 0 के - यह तापमान मान थर्मल उतार-चढ़ाव की पूर्ण अनुपस्थिति से मेल खाता है।

सेल्सियस पैमाने पर और केल्विन पैमाने पर तापमान मान निम्नलिखित अभिव्यक्ति के अनुसार एक दूसरे से संबंधित हैं:

T(K) = t°C + 273.15°C.

रेउमुर पैमाने के अनुसार: पानी का क्वथनांक tk = 80° R; बर्फ का पिघलने का तापमान t 0 = 0 ° R. रेउमुर के थर्मामीटर में अल्कोहल का उपयोग किया गया था; फिलहाल इस पैमाने का उपयोग लगभग नहीं किया जाता है।

डिग्री सेल्सियस और रेउमुर डिग्री में व्यक्त तापमान निम्नानुसार संबंधित हैं:

1°C = 0.8°R.

रैंकिन स्केल के अनुसार: पानी का क्वथनांक t k = 671.67° R a ; बर्फ का पिघलने का तापमान t0 = 491.67°R a. पैमाने की शुरुआत पूर्ण शून्य से मेल खाती है। रैंकिन पैमाने पर पानी के जमने और उबलने के संदर्भ बिंदुओं के बीच डिग्री की संख्या फ़ारेनहाइट पैमाने के समान है और 180 के बराबर है।

केल्विन और रैंकिन तापमान संबंधित हैं:

°R a = °F + 459.67.

डिग्री फ़ारेनहाइट को सूत्र के अनुसार डिग्री रैंकिन में परिवर्तित किया जा सकता है:

°R a = °F + 459.67.

रोजमर्रा की जिंदगी में सबसे अधिक लागू और तकनीकी उपकरणसेल्सियस स्केल (स्केल इकाई डिग्री सेल्सियस है, जिसे डिग्री सेल्सियस के रूप में दर्शाया गया है)।

भौतिकी में, वे थर्मोडायनामिक तापमान का उपयोग करते हैं, जो न केवल सुविधाजनक है, बल्कि इसका गहरा भौतिक अर्थ भी है, क्योंकि इसे एक अणु की औसत गतिज ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया गया है। थर्मोडायनामिक तापमान की इकाई डिग्री केल्विन (1968 तक) या अब केवल केल्विन (के) है, जो सीआई में बुनियादी इकाइयों में से एक है। तापमान टी = 0 के को पूर्ण शून्य तापमान कहा जाता है, जैसा कि ऊपर बताया गया है।

सामान्य तौर पर, आधुनिक थर्मोमेट्री आदर्श गैस पैमाने पर आधारित होती है: दबाव को थर्मोमेट्रिक मान के रूप में लिया जाता है। गैस थर्मामीटर का पैमाना निरपेक्ष है (T = 0, p = 0)। व्यावहारिक समस्याओं को हल करते समय, इस तापमान पैमाने का उपयोग करना अक्सर आवश्यक होता है।

उदाहरण 2

यह स्वीकार किया जाता है कि किसी व्यक्ति के लिए आरामदायक कमरे का तापमान + 18 डिग्री सेल्सियस से + 22 डिग्री सेल्सियस तक होता है। थर्मोडायनामिक पैमाने के अनुसार आरामदायक तापमान अंतराल की सीमाओं की गणना करना आवश्यक है।

समाधान

आइए आधार के रूप में अनुपात T (K) = t ° C + 273.15 ° C लें।

आइए थर्मोडायनामिक पैमाने पर आरामदायक तापमान की निचली और ऊपरी सीमा की गणना करें:

टी = 18 + 273 ≈ 291 (के); टी = 22 + 273 ≈ 295 (के)।

उत्तर:थर्मोडायनामिक पैमाने पर आरामदायक तापमान अंतराल की सीमाएँ 291 K से 295 K तक होती हैं।

उदाहरण 3

यह निर्धारित करना आवश्यक है कि किस तापमान पर सेल्सियस पैमाने और फ़ारेनहाइट पैमाने पर थर्मामीटर की रीडिंग समान होगी।

समाधान