温度は、物体がどのくらい熱くなっているか、または冷たくなっているかを客観的に測定したものです。温度計または熱量計で測定できます。これは、特定のシステムに含まれる内部エネルギーを決定する手段です。
人間は地域内の暑さや寒さの量を簡単に認識できるため、温度がかなり直感的に把握できる現実の特徴であることは理解できます。私たちの多くは、医師 (または私たちの親) が病気の診断の一環として、体温を識別するために体温計を使用するときに、医学の文脈で体温計と初めてやり取りすることを考えてみてください。実際、温度は医学だけでなく、さまざまな科学分野で重要な概念です。
熱対温度
温度は熱とは異なりますが、2 つの概念はリンクしています。温度はシステムの内部エネルギーの尺度であり、熱はあるシステム (または体) から別のシステムにエネルギーがどのように伝達されるか、またはあるシステムの温度が他のシステムとの相互作用によってどのように上昇または低下するかの尺度です。これは、少なくとも気体と流体については、動力学理論によって大まかに説明されます。動力学理論では、材料に吸収される熱量が多いほど、その材料内の原子がより速く動き始め、原子の動きが速ければ速いほど、温度が上昇することが説明されています。原子の動きが遅くなると、物質は冷たくなります。もちろん、固体の場合はもう少し複雑になりますが、それが基本的な考え方です。
温度スケール
いくつかの温度スケールが存在します。米国では、華氏温度が最も一般的に使用されていますが、国際単位系 (SI 単位) の摂氏 (または摂氏) が世界のほとんどの国で使用されています。ケルビン スケールは物理学でよく使用され、ケルビン 0 度が絶対零度に等しくなるように調整されます。これは、理論的には可能な限り最も低い温度であり、その時点ですべての運動が停止します。
温度の測定
従来の温度計は、温度が上がると一定の割合で膨張し、温度が下がると収縮する液体を入れることで温度を測定します。温度が変化すると、チューブ内の液体がデバイスの目盛に沿って移動します。現代科学の多くと同様に、温度を測定する方法に関するアイデアの起源を古代人に遡ることができます。
紀元 1 世紀、ギリシャの哲学者であり数学者でもあるアレクサンドリア (10 ～ 70 年) のヘロン (Hero) は、温度と空気の膨張との関係について著書「空気圧学」に記しています。グーテンベルグ印刷機が発明された後、ヒーローの本は 1575 年にヨーロッパで出版されました。この本が広く入手できるようになったことで、次の世紀を通じて最も初期の温度計が作成されるようになりました。
温度計の発明
イタリアの天文学者ガリレオ (1564–1642) は、温度を測定する装置を実際に使用したと記録された最初の科学者の 1 人ですが、彼が実際にそれを自分で作ったのか、それとも他の誰かからアイデアを得たのかは不明です。彼はサーモスコープと呼ばれる装置を使用して、少なくとも 1603 年には熱と冷気の量を測定しました。
1600 年代を通じて、さまざまな科学者が、含まれている測定装置内の圧力の変化によって温度を測定する温度計を作成しようとしました。英国の医師ロバート フラッド (1574–1637) は、1638 年に装置の物理的構造に温度目盛が組み込まれたサーモスコープを製造し、最初の温度計が誕生しました。
中央集権的な測定システムがなかったため、これらの科学者はそれぞれ独自の測定スケールを開発しましたが、オランダ、ドイツ、ポーランドの物理学者で発明家のダニエル・ガブリエル・ファーレンハイト (1686–1736) が 1700 年代初頭にスケールを構築するまで、誰も実際に普及することはありませんでした。彼は 1709 年にアルコールを使った温度計を作りましたが、温度測定のゴールド スタンダードとなったのは実際には 1714 年の彼の水銀ベースの温度計でした。
Anne Marie Helmenstine 博士による編集
