Kısacası, Galileo Termometre, berrak bir sıvı ile doldurulmuş, kapalı silindirik bir cam tüpten oluşur. Bu sıvının içinde küçük cam baloncuklar ampuller farklı yüksekliklerde yüzüyor. Her kabarcık kısmen farklı renkli bir sıvı ile doldurulur. Her bir etiket ayrıca bir numara içerirken, “yoğunluğunu” ayarlamak için her ampulün altına farklı ağırlıklarda küçük metal etiketler de asılır.
Hava sıcaklığındaki herhangi bir değişiklik sıvının yoğunluğunu da değiştirir. Bu, sıvı yoğunluğundaki değişikliklere yanıt olarak sıvının içindeki kabarcıkların yükselip alçalmasına neden olur.
Cam kabarcıkların yüzdüğü farklı yükseklikler gözlemlenerek sıcaklık belirlenebilir. Bu, “doğru yükseklikte” yüzen baloncuğun altındaki etiketin numarasını belirleyerek yapılır. Bu size kafa karıştırıcı geliyorsa, yalnız değilsiniz. Sadece sana tarif ederse ne Galileo termometre r o sıcaklık değişimlerine tepki vereceğini gerçekten oluyor ve neden olduğunu anlamak için, bu zor olurdu ve benzeri görünüyor.
Bu termometredeki tüm parçaların olduğu gibi davranmasını sağlayan iş yerinde ilkeleri ve kuvvetleri ve atmosferik sıcaklığı belirlemeye yardımcı olmak için hepsinin birlikte nasıl çalıştığını anlamanız gerekir. Bu nedenle ilk öncelik, her ilkenin tam olarak açıklanıp anlaşıldığından emin olmaktır. Ve bu, sonraki bölümün odak noktası olacak. Bu ilkelere aşina iseniz veya tüm teknik jargonu atlamak istiyorsanız, bir sonraki bölüme atlayabilir ve doğrudan bir Galileo Termometrenin nasıl çalıştığını açıklayan bölüme geçebilirsiniz.
Galileo Termometrenin 3 Prensibi
Bir Galileo Termometrenin nasıl çalıştığını en iyi şekilde anlamak için, termometrenin bir parçasını oluşturan tüm ayrı parçaları nasıl etkilediklerini anladığınızdan emin olmak için önce üç prensibi açıklığa kavuşturmamız gerekir:
Kaldırma kuvveti: Galileo Termometrenin birçok açıklaması, aletin kaldırma kuvveti prensibine göre çalıştığını vurgulayarak başlar.
Yoğunluk: Galileo Termometre, bilim adamının adını almıştır, çünkü esas olarak, bir sıvının yoğunluğunun sıcaklığına oranla değiştiği ilkesine dayanan formülasyonuna dayanmaktadır.
Yerçekimi: Yerçekimi, tüm nesnelerin aşağı doğru çekilmesinde önemli bir rol oynar. Bu, Galileo Termometrenin doğru çalışması için özellikle önemlidir.
Peki Galileo Termometre bu üç ilkeden hangisine dayanmaktadır? Aslında, her üç ilke de işe yaramasında eşit derecede önemli bir rol oynar.
Üç ilkenin de alaka düzeyini ve önemini anlamanın en iyi yolu, her birinin nasıl çalıştığını ve her birinin Galileo Termometreyi çalıştırmada oynadığı rolü görmektir.
1) Yüzdürme
Kaldırma kuvveti, bir sıvının içine batırılmış bir nesne üzerindeki yukarı doğru kuvvet veya itme gücüdür. Suyun üzerinde yüzmek üzere tasarlanmış tüm gemilerin esas alınması esastır.
Yoğunluk ilkesiyle çok yakından ilgilidir. Yoğunluk, muhtemelen bir nesnenin kaldırma kuvvetini belirleyen en önemli faktördür.
Basit bir örnek, bunun pratikte nasıl çalıştığını gösterecektir. Bir tenis topu veya futbol topu alın ve bir kova veya küvette suyun altına itmeye çalışın. Ne oluyor?
Evet, anında hareketinize direnmeye başlar ve onu bırakır bırakmaz yüzeye ateş eder. Bunun nedeni, topun içindeki havanın yoğunluğunun suyun yoğunluğundan çok daha az olmasıdır.
Şimdi aynı şeyi kurşun gibi ağır bir metal parçasıyla yapmayı deneyin. Suya daldırırken sudan herhangi bir “geri itme” yaşamadığınızı hemen fark edeceksiniz.
Serbest bırakırsanız, kurşun parçası dibe düşer. Metalin yoğunluğu suyun yoğunluğundan o kadar fazladır ki sıvının “yukarı doğru kuvveti”, kurşunun aşağı doğru hareketi üzerinde çok az etkiye sahiptir.
Az önce gördüğünüz gibi, bir nesnenin, içine daldırıldığı sıvının yoğunluğu ile karşılaştırıldığında, kaldırma kabiliyetini ( yüzebilme kabiliyetini) belirler. Galileo Termometrenin orijinal mucidi / mucitleri bilinmemekle birlikte, bir sıvının yoğunluğunun sıcaklıktaki değişikliklere tepki verdiğini keşfetmesi nedeniyle efsanevi bilim adamının adını almıştır.
Galileo Termometre çok daha karmaşık bir cihaz olabilir, ancak Galileo’nun teorisinin bir sonucu olarak icat ettiği termoskoba dayanmaktadır.
Çoğumuz yoğunluğun ne olduğunu anlamamıza rağmen, kelimelerle tanımlamak biraz daha zordur. ScienceDaily.com, “yoğunluğu birim hacim başına kütle” olarak tanımlayarak bunu en iyi şekilde ortaya koyuyor .
Bu, yoğunluğun bir nesnenin kütlesiyle yakından ilişkili olduğu anlamına gelir. Ancak kütle, hacmine (fiziksel boyuta) eşitlenerek bağlama oturtulmalıdır .
Teknik olarak, yoğunluk en kütlenin hacme bölünmesiyle hesaplanabilir.
Bu en iyi pratikte görerek anlaşılır. Belli büyüklükte bir demir parçası örneğini kullanalım. Şimdi bunu tamamen aynı boyutta bir köpük parçasıyla karşılaştırın.
Açıktır ki, demir parçası köpükten çok daha ağırdır. Bunun nedeni, benzer boyuttaki köpükten çok daha yüksek bir yoğunluğa sahip olmasıdır.
Yoğunluğu hesaplamak için denklemi kullanarak bunu kolayca kanıtlayabiliriz: Yoğunluk = kütle / hacim
Diyelim ki demir parçası 2000 gram (4.4 pound) , köpük ise 200 gram (0.44 pound) . Aynı hacme (boyuta) sahip olduklarını zaten biliyoruz , örneğin, 20 santimetre kare (0,31 inç kare) .
Hesaplamayı yapın ve aynı boyuttaki köpüğün 10 cm³’üne kıyasla demirin çok daha yüksek yoğunluğunun 100 cm³ olduğunu göreceksiniz.
Basitçe ifade etmek gerekirse, aynı hacimdeki iki katı nesnenin farklı ağırlıkları varsa, daha ağır olan nesnenin yoğunluğu daha fazladır. Yerçekimi, nesnenin kütlesi ve şekli ne olursa olsun, atmosferdeki tüm nesneleri merkezine doğru çeken Dünya’nın kuvvetidir. Bir nesne üzerindeki yerçekimi kuvvetinin gücü kütlesi olarak tanımlanır.
Yerçekimi, dünyadaki her nesneyi etkiler. Her biriniz her gün yerçekimini bilir ve deneyimleyebilirsiniz bazen çok tatsız bir şekilde, özellikle dengenizi kaybedip kayda değer bir yükseklikten düştüğünüzde O halde yerçekiminin bir Galileo termometrenin çalışmasında hayati bir rol oynaması şaşırtıcı olmamalı. Cam kabarcıkların sıvı dolu bir tüpteki kaldırma kuvvetini belirleyen, yoğunluk ve yerçekimi arasındaki sürekli savaştır.
İş yerindeki tüm ilkeler ve kuvvetler açıklandığına ve yoldan çıktığına göre, bir Galileo Termometrenin çalışması için hepsinin birlikte nasıl çalıştığını görmenin zamanı geldi.
Galileo Termometre Nasıl Çalışır?
Bu makalenin önceki kısımlarındaki açıklamadan, bir Galileo Termometrenin neye benzediğini ve nelerden oluştuğunu zaten biliyorsunuz.
Farkında olmayabileceğiniz şey, sıvıdaki renkli cam kabarcıkların her birinin yaklaşık olarak aynı yoğunlukta olduğudur. Her bir balonun altında asılı duran ve her kürenin “yoğunluğunu” değiştiren numaralı metal etiketlerdir.
Ayrı etiketlerin her biri, her cam baloncuğun temsil ettiği belirli sıcaklığı gösteren, üzerindeki sayıya karşılık gelen farklı bir ağırlığa sahiptir.
Önceki bölümün açıklamalarından, bir sıvının yüzdürme kabiliyetini (yüzdürme) belirleyen şeyin nesnelerin yoğunluğu olduğunu da bileceksiniz . Ve bir Galileo Termometrenin işe yaramasını sağlayan da bu ilkedir. Termometredeki her cam küre farklı bir yoğunluğa sahiptir. Bazı kabarcıklar, belirli bir atmosferik sıcaklıkta daldırıldıkları su ile aynı yoğunluktadır. Diğer kürelerin tümü , suyun yoğunluğundan biraz daha hafif veya çok daha hafif veya daha ağır değişen farklı yoğunluklara (okuma kütlesi) sahiptir.
Hava sıcaklığının doğrudan su yoğunluğunu etkilediğini hatırlamak önemlidir. Sıcaklık artarsa suyu ısıtır ve daha az yoğun hale getirir. Azalırsa, hava suyu soğutarak daha az yoğun hale getirir.
Sıvının içindeki cam küreler suyun yoğunluğundaki bu değişime tepki verir. Suyunkinden daha az yoğun olan bazı kabarcıklar tepeye çıkmaya başlayacak. Aynı zamanda, yoğunluğu sudan daha düşük olan kabarcıklar, tüpün dibine batmaya başlayacaktır.
Şimdi çevreleyen suyla aynı yoğunluğa sahip olan cam baloncuklar, alttakilerle üsttekiler arasında yarı yolda yüzecek. Ortadaki bu cam kabarcıklar, o andaki gerçek hava sıcaklığını gösterenlerdir. Galileo termometresi bu şekilde çalışır. Bu basit görünümlü bir süreçtir, ancak öğrendiğiniz gibi, perde arkasında birçok farklı güç iş başında. Hava sıcaklığı değişmeye devam ettikçe, cam küreler suyun yoğunluğuna uyum sağlamak için sıvının içindeki yüksekliğini değiştirmeye devam eder.
