A levegő hőmérsékletének mérése

Dr. Lakotár Katalin

Állapotjelzők: gázok állapotát egyértelműen leíró fizikai mennyiségek

sűrűség, nyomás, hőmérséklet

Hőmérséklet:   a testek hőállapotára jellemző adat. A hő önként mindig a magasabb hőmérsékletű hely felől terjed az alacsonyabb hőmérsékletű hely felé.Kétféle hőmérsékletérték használatos a gyakorlatban:- abszolút (termodinamikai) hőmérséklet, jele: T mértékegysége: K (Kelvin);

.                               

- a Celsius-féle hőmérséklet jele: t, mértékegysége: °C

A kétféle hőmérsékleti skálán egy-egy fok különbsége megegyezik, csak a skálák kezdőpontja között van el-térés. A Celsius-skála 0 pontja a légköri nyomáson olvadó jég hőmérséklete, a Kelvin-skáláé 273,15 egységgel alacsonyabban van.

Két érték közötti átszámítás: T = t + 273,15  (K) t = T - 273,15 (°C)

Hőmérséklet mérését lehetővé teszi:

- hőmérséklet-változáskor fizikai jelenségek térfogatvál-tozás, nyomásváltozás

- egymással érintkező testek hőmérséklet kiegyenlítődése mérésre használt test felveszi a mérendő test hőmérsékletét

- folyamatok létezése, amelyek mindig ugyanazon hőmérsék-leten mennek végbe halmazállapot-változások

Maximumhőmérséklet:adott időszakban legmagasabb hőmérséklet

Minimumhőmérséklet:adott időszak legalacsonyabb hőmérséklete

Napi középhőmérséklet:egy adott napon többször mért hőmérsékleti adatok átlaga

Napi hőmozgás:a 24 óra alatt mért legnagyobb és legkisebb hőmér-sékleti érték különbsége

Havi középhőmérséklet:a napi középhőmérsékletek átlaga

Évi középhőmérséklet:havi középhőmérsékletek az átlaga

Éves közepes hőingás:a legmelegebb és leghidegebb hónap közép-hőmérsékletének átlaga

Radiációs minimum:éjszaka folyamán a talajfelszín kisugárzása következtében beálló legalacsonyabb hőmérséklet(A mérésére szolgáló hőmérőt a talajfelszín felett 5 cm-re helyezik el.)

Izotermák: az egyenlő hőmérsékleti pontokat összekötő görbék Hőmérsékleti anomáliák: sugárzási adatokból számított és a való-ságban mért hőmérséklet különbségei adott földrajzi helyen Konvekció: függőleges légáramlás esetén lezajló hőcsere Fajtái:elemi konvekció, turbulencia, frontális és orografikus emelés. Advekció: légáramlással zajló horizontális irányú hőcsere

A hőmérséklete a talajtól kiindulva a magassággal rendszerint csök-ken amennyiben nem :Izotermia: légköri rétegében a hőmérséklet függőlegesen nem vál-tozik Inverzió: olyan réteg, amelyben hőmérséklete magassággal nő Talaj menti inverzió: közvetlenül a talaj közelében a hőmérséklet nő a magassággal feltétele a szélcsend és felhőtlen éjszaka földfelszín kisugárzása nagy, emiatt a talaj közelében erős a lehűlés, gyakran sűrű köddel jár

Zsugorodási inverzióMagasban, általában 1-3 km között, rendszerint anticiklonális nyomásmezőben kialakuló inverziós réteg. Ennek létrejöttében az anticiklonban felszálló-leszálló légmozgások játszanak szerepet.

HidegpárnaAz az inverziós hőmérsékleti eloszlás, amely a téli időszakban napközben sem oszlik fel, és az időjárási körülményektől függően tartósan (akár hetekig is) fennmarad. Jellemző a Kárpát-medencé-re.

A 2001 és 2003 júliusi nappali felszíni hõmérséklet összeha-sonlítása piros:10 °C-kal melegebb volt 2003-ban, mint 2001-ben fehér:ugyanakkora kék:hidegebb

Aqua műhold által 2003-2005 között mért legmagasabb felszíni hőmérsékletek

2003 júliusi felszíni hõmérsékleti térkép

A Föld tengereinek hõmérsékleti térképe

A hőmérsékletmérés története

első gondolat: XVI. sz., Leonardo da Vinci

első hőmutató, ún. termoszkóp:

1592. Pádua, Galilei

első higanyos hőmérő: 1640. Firenze

első hőmérő, un. termométer:

1657. Firenze 9 fős tudóstársaság

Mai hőmérőkön két alappont: 1 bar (1 atm) légköri nyomáson olvadó jég és a forrásban levő víz hőmérséklete

Celsius 100, Réaumur 80, Fahrenheit 180 részre osztja

0° az olvadó jég 0° 32-nél forrásban levő víz: 212°

Celsius víz forrását vette 0°-nak, olvadását 100-nak

1750-ben svéd Störmer javaslatára megfordították

Anders Celsius svéd fizikus, csillagász 1737-ben tervezte meg az Európában napjainkban is használt hőmérsékleti skálát.A skála két végpontját a víz fagyás- illetve forráspontjaként határozta meg, a két végpont közötti részt 100 részre osztotta fel. Fontosabb felfedezései: -rájött arra, hogy a svéd partvidék a jégkorszak idején felhalmozódott jég miatt megsüllyedt,-az északi fényt kapcsolatba hozta a Föld mágneses terével,- bebizonyította Newton azon elméletét, hogy a Föld nem gömb alakú, hanem a pólusoknál lapult ellipszoid.

1701-1744

Kelvin 1847-ben mutatta be az "abszolút hőmérsékleti skálát", amelyet a tudomány a mai napig használ. Ennek kezdőpontja (0 fok) az "abszolút nulla fok", amelytől alacsonyabb hőmérsék-let nincs. Ekkor a molekulák, ato-mok mozgása megáll. A skála fokbeosztása megegye-zik a Celsius-skáláéval, a jég ol-vadáspontjának a 273,16 fok felel meg,a víz forráspontjának a 373,16 fok a skálán.

t °C T °K

0,00 273,16

-273,16 0,00

1824-1909

t °C t+ 273,16 °K

René Antoine Ferchault de Réaumurfrancia zoológus és fizikus. Korának jelentős tudósa, 25 évesen tagja a Francia Tudományos Akadémiának,   többször is igazgatója.1730-ben szerkesztett egy borszesz-hőmérőt, amelynek 1731-ben mutatta be hőmérsékleti skáláját. Ebben a 0-fokot a víz fagyáspontja jelentette, a víz forráspontjának pedig 80-fokottekintett, a hőmérsékleti skáláján a szakaszt 80 egyenlő részre osztotta.  Skáláját csak a franciák és olaszok fogadták el. Réaumur fok jele: °R

1683-1757

Daniel Gabriel Fahrenheit a vízjég és szalmiákszesz keverékolvadáspontja az alsó kezdőpont ( -17,778 °C), a felső az egészséges ember testhőmérséklete (36,7 °C)).Ez a tartomány 96 egyforma részreosztott. A mérsékelt éghajlaton szinte az összes előforduló hőmérsékletet lefedi a skála, ritka az olyan hőmér-séklet, amely nem esik a  -18 C és +38 C fokok közé, amely a Fahrenheit-hőmérőkön 0 illetve 100 fok.Átváltási szabály: °C = (°F - 32) · 5/9 °F = °C · 9/5 + 32

1686-1736

GázhőmérőkAlapjuk a hőtágulási törvény:a gázok nagy nyomáson és hőmérsékleten azonosan viselkednek, állandó nyomáson minden gázra érvényes ahőtágulási törvény: v=vo(1+αt)v = adott hőmérsékleten a térfogat vo = 0 fokon mért térfogat t = hőmérsékleta = hőtágulási együttható : 1/273A hőmérsékleti skálája egy anyagcsoporthoz, a gázokhoz kapcsolódik. Minden gáz -273°–nálmagasabb hőfokon válik cseppfo-lyóssá, ez lett az abszolút vagy Kelvin-skála nulla pontja.

•nagy méretük miatt laboratóriumokban használják

Folyadékhőmérők

Higanyhőmérők: - a hőmérsékleti tágulás miatt a higanyoszlop végének felszí-ne (meniszkusz) a kapillárisban emelkedik, vagy süllyed a hőmérsékletnek megfelelően. - a higanyoszlop feletti hajszálcső légritkított, hogy megaka-dályozza a Hg oxidálódását.- -39°C-tól +155°C-ig mérHg megfagy légneművé válik-sajátos mérési célokat is szolgál: állomási hőmérő maximumhőmérő talajhőmérő

állomási hőmérő

- pillanatnyi hőmérsékletmeghatározása- álló helyzetben használt, - hajszálcsöve vékonyfalú,mögötte tejfehér üveg-lapon a skála, -számlapja 0,2 fokos beosztású- skálájának hossza Közép- Európában -35°C - +45°C

maximumhőmérő

- időszak alatti legmaga-sabb hőmérséklet megha-tározására

- 0,5 fokos beosztású, víz-szintes helyzetű

- üvegszálban szűkítés, így visszahúzódáskor higany-szál elszakad, vége a legmagasabb hőmérsékletet mutatja

felszíni talajhőmérő

- +45°C- -30°

- 0,2 ° beosztású

- 2, 5, 10, 20 cm-es talajrétegeknél hasz-nálatos

mélységi talajhőmérő

- +30°C- -30°C

-50, 100, 150, 200 cm

- napi egyszeri mérés 12h45-kor

- 15-20 perc alatt veszi fel a hőm.-t

Szerves folyadék (metilalkohol, borszesz) hőmérők

• minimumhőmérő: két észlelés közötti időtartam legalacso-nyabb hőmérsékletének meghatározása • 0,5 fokos beosztású,számlapja vízszintes iránybanszámozott.• kapillárisban lévő sötét üvegpálcikát mérés előtt az alkohol felszínéhez húzzuk; a hőmérséklet csökken, az alkohol felü-leti feszültsége a pálcát magával húzza.• hőmérséklet nő, alkohol kitágul, a pálca az elért legalacso-nyabb helyen marad• leolvasás naponta kétszer

Fémhőmérő

- bimetál szalag – két összeerő-sített, különböző hőtágulású fémrétegből áll: Fe és Cu- folyamatos mérés-Íróműszer- két vízszintes vonal távolsága 1 fok

Elektromos hőmérők

-termoelem-hőmérő

- ellenállás-hőmérő

- termisztor - félvezetők hő okozta ellenállás változása

platina ellenállás hőmérő

Infrahőmérő

- minden anyag bocsát ki infravörös sugárzást, amennyiben ahőmérséklete abszolút 0 fok (-273°C) felett van- a sugárzás mértéke függ a test hőmérsékletétől jel-lemző vagy karakterisztikus sugárzás, oka a molekulák anyagon belüli mozgása a mozgás intenzitása az ob-jektum hőmérsékletétől függ.

Elektronikus hőmérők

minimum-maximum mérő