Tucson Miami’den iki kat daha sıcak olsaydı, kesinlikle 160 derece Fahrenheit (71 santigrat derece) olmazdı. Ancak bunun nedeni 160 derecenin çok sıcak olması değil; yeterince sıcak değil. İster inanın ister inanmayın, 80 Fahrenheit derecesinin “iki katı sıcak” olan sıcaklık 621 Fahrenheittir!
Her şeyden önce, ısı ve sıcaklığın iki farklı şey olduğunu anlamalıyız. Lütfen benden sonra tekrarlayın: Isı enerjidir, sıcaklık ise sadece ısının bir nesnede ne kadar yoğun olduğunu birbirimize söylemenin insani yoludur. Önce ateşi alalım.
Bir nesnenin içerdiği ısı enerjisi miktarı, tıpkı bir çörek gibi kalori olarak sayılabilir. (Kalori sadece bir enerji miktarıdır, değil mi?) Ama büyük bir çörek, küçük bir çörekten daha fazla kalori içerdiğini kabul edeceksiniz, değil mi? Şey, herhangi bir maddenin enerji içeriğiyle aynıdır. Bir litre (bir litre) kaynar su, her ikisi de aynı 212 derece sıcaklıkta olsalar bile, bir bardak (yarım litre) kaynar suya göre iki kat daha fazla ısı enerjisi içerir.
Başka bir örnek: Sıcak suyla dolu bir küvette, tek bir bardakta olduğundan çok daha fazla ısı vardır, çünkü aynı küvette daha fazla sıcak molekül vardır. Kısacası, ne kadar çok maddeye sahip olursanız, o kadar fazla ısı enerjisi içerir.
Yani kız kardeşinizin sorunu, farkında olsun ya da olmasın, dışarıdaki havada gerçekte ne kadar ısı olduğunu bulmaktı, diyelim ki bir yarda küp (veya bir metreküp) diyelim. O zaman, dışarıdaki havada Miami havanızdakinden iki kat daha fazla yarda küp (veya metreküp) ısı olsaydı, gerçekten “iki kat daha sıcak” diyebilirdi. Bir cisimdeki ısı miktarını nasıl belirleyebiliriz? Sıcaklığını ölçmek işe yaramaz çünkü bu nesnenin ne kadar büyük olduğunu hesaba katmaz. Küvette keşfettiğimiz gibi, çok fazla ısı içeren büyük bir nesne, çok daha az ısı içeren daha küçük bir nesne ile aynı sıcaklıkta olabilir.
Dahası, sıcaklıklar, ister Fahrenheit veya Santigrat olarak ifade edilsin, bu iki isimsiz beyefendinin icat ettiği keyfi sayılardan başka bir şey değildir. Sina Dağı’nda ilan edildiği gibi herkesin kabul ettiği rakamlar, insanların konuşması için sadece uygun etiketlerdir: “Buzun eridiği her yerde, 32 derece Fahrenheit veya sıfır Santigrat olarak adlandırılacaktır. Suyun kaynadığı her yerde, 212 Fahrenheit veya 100 Santigrat derece olarak adlandırılacaktır. ” Bu bildiriler Rab tarafından değil, Fahrenheit ve Celsius Hanesi tarafından yapılmıştır. Ancak bir nesnenin içerdiği ısı miktarı, insanların sayılarla uğraşmasına bağlı olamaz. Şeylerin ısı içeriğini ifade etmek için mutlak bir yola ihtiyacımız var.
Problemin özü, her iki sıcaklık ölçeğimizde de sıfır sıcaklığın sıfır ısı içeriği anlamına gelmemesidir. Örneğin sıfır Santigrat derece, yalnızca eriyen buzun sıcaklığıdır. Bu, eriyen buzdan daha soğuk bir şey olamayacağı anlamına mı geliyor? Tabii ki değil.
Veya şu şekilde bakın: Eğer sıfır gerçekten sıfır anlamına gelmiyorsa, bir şeyi ölçmek için bir ölçeği nasıl kullanabilirsiniz? Sol uç yerine ortada bir yerde “sıfır inç” (veya “sıfır santimetre”) olan bir ölçüt (veya metre çubuğu) hayal edin. Alacağınız çılgın ölçümleri bir düşünün.
Yani bir nesnedeki veya havadaki ısı miktarını ölçebileceksek, sıfırın aslında hiç ısı olmadığı anlamına geldiği bir sayı ölçeğine sahip olmamız gerekecek. Ve işte burada Rab gerçekten devreye giriyor. Hayır, o Lord değil. Lord Kelvin, bir İngiliz asilzadesi ve bilim adamı (1824-1907).
Kelvin, “hiç ısı yokken” başlayan, kesinlikle sıfır olan ve her şeyin alabilecekleri kadar soğuk olduğu bir sıcaklık ölçeği kurdu: “mutlak sıfır”. Sonra, Bay Celsius’un derecesini ödünç aldı ve oradan yukarı doğru saymaya başladı. Bunu yaptığınızda, donma suyu sıcaklığı, sıfır santigrat derece, mutlak sıfırın 273 derece üzerinde ve kaynar suyun sıcaklığı, 100 santigrat derece, mutlak sıfırın 373 derece üzerinde çıkıyor. İnsan vücut ısısı (37 santigrat derece) mutlak ölçekte 310 derece çıkıyor. (Sıcaklığınızın ne olduğunu sorduğunda bunu doktorunuza söyleyin.) Lord Kelvin onuruna Kelvins cinsinden ölçülen mutlak sıcaklığın Santigrat artı 273 olduğunu görebilirsiniz.
Şimdi kız kardeşinizin bilmecesini cevaplamaya hazırız. Tucson havası, Miami havasının iki katı yarda küp (veya metreküp başına) ısı içeriyorsa, ikiye katlamamız gereken şey Miami havasının mutlak sıcaklığıdır.
Önce 80 derece Fahrenheit sıcaklığınızı Santigrat’a çevirirsek (bunu nasıl yapacağımızı öğrenmek için) 27 santigrat derece elde ederiz. 273 eklemek bize 300 Kelvin verir, bu artık havanın ısı içeriğinin gerçek bir ölçüsüdür. Isıyı iki katına çıkarmak için iki katına çıkardığımızda 600 Kelvin elde ediyoruz, bu da kız kardeşinizin Tucson sıcaklığının hazırlıksız tahmini olarak 327 Santigrat veya 621 Fahrenheit’e dönüşüyor! Evet, biliyoruz, Sis: Nem çok düşük olduğu için hissetmiyorsun, değil mi?
Benzer şekilde, evinizin içinde, termostatınız 70 derece Fahrenheit’e ayarlıysa ve iki kat daha fazla ısı istiyorsanız, onu 599 Fahrenheit dereceye çıkarmanız gerekir. Bunun için sözüme güvenebilir veya hesaplamayı kendiniz yapabilirsiniz. Bir Santigrat ülkesinde, 20 derecelik bir evi iki kat daha sıcak hale getirmek için termostatı 313 dereceye kadar çevirmeniz gerekir. Odanızın sıcaklığı 70 derece Fahrenheit ise ve iki kat daha sıcak olmasını istiyorsanız, termostatınızı yaklaşık 600 derece Fahrenheit’e çevirmeniz gerekir.
Bu bahsi kazanmak için bir peçeteye hesaplamalar yapmaya gerek yoktur. Tamamen ısı eksikliği olduğunda Fahrenheit ölçeğinin sıfır göstermediği parayı alırken arkadaşlarınıza nazikçe işaret edin; sıfırın altında çok fazla hesaplanmamış ısı var. Bu nedenle, “70” sayısı tüm ısıyı hesaba katmaz ve ikiye katlamak, sizi ısı miktarının iki katına yaklaştırmaz.
