ఉష్ణమాపకం

ఉష్ణమాపకం
	సెల్సియస్,ఫారన్ హీట్ ఉష్ణమాపకాలు
ఇతర పేర్లు	థెర్మో మీటర్
ఉపయోగాలు	ఉష్ణోగ్రత తెలుసుకొనుటకు
ఆవిష్కర్త	సెల్సియస్ ఉష్ణమాపకం -సెల్సియస్; ఫారన్ హీట్ ఉష్ణ మాపకం - ఫారన్ హీట్; రాయిమర్ ఉష్ణమాపకం - రాయిమర్
సంబంధిత అంశాలు	సిక్సు గరిష్ట కనిష్ట ఉష్ణమాపకం, జ్వరమానిని

ఉష్ణోగ్రతను కొచిచే సాధనాన్ని ఉష్ణమాపకం అంటారు. దీనిని ఆంగ్లంలో థర్మామీటరు అంటారు. ఉష్ణోగ్రత అనగా ఉష్ణం యొక్క తీవ్రత.ఒక వస్తువు యొక్క వేడి తీవ్రత గాని చల్లని తీవ్రతను గాని ఉష్ణోగ్రత అంటారు.

సూత్రము

వేడిచేస్తే ద్రవపదార్థాలు వ్యాకోచిస్తాయి అనే సూత్రం పై ఆధారపడి ఉష్ణమాపకం పనిచేస్తుంది. సాధారణంగా ఉష్ణ మాపకంలో పాదరసం గాని, ఆల్కహాల్ని గాని వాడుతారు.

రకములు-ఉష్ణోగ్రతామాన వర్గీకణ ప్రకారము

సెల్సియస్ ఉష్ణోగ్రతామానం
ఫారన్ హీటు ఉష్ణోగ్రతామానం
రాంకైన్ ఉష్ణోగ్రతామానం
డెలిసిల్ ఉష్ణోగ్రతామానం
న్యూటన్ ఉష్ణోగ్రతామానం
రాయిమర్ ఉష్ణోగ్రతామానం
రోమెర్ ఉష్ణోగ్రతామానం

చరిత్ర

ధర్మామీటరు గూర్చి వివిధ సూత్రాలను గ్రీకు తత్వవేత్తలు సుమారు రెండు వేల సంవత్సరాలకు పూర్వం తెలుసుకున్నారు. నవీన ఉష్ణమాపకం ధర్మోస్కోప్ నుండి స్కేలుతో కూడుకొని 17 వ శతాబ్దం ప్రారంభం నుండి అభివృద్ధి చెందినది. 17, 18 శతాబ్దాలలో సాధారణీకరించబడింది.

అభివృద్ధి

ధర్మామీటరు ఆవిష్కర్తలుగా గెలీలియో గెలీలి, కొర్నెలిస్ డ్రెబ్బెల్, రాబర్ట్ ప్లడ్డ్ లేదా సాంటోరియో సాంటారియో వంటి శాస్త్రవేత్తల గూర్చి రచయితలు వ్రాసినప్పటికీ ఈ ధర్మామీటరు ఆవిష్కరన ఒక్కరిది కాదు. ఇది క్రమేణా అభివృద్ధి చేసిన పరికరం. మూసి ఉన్న గాజు గొట్టంలో గాలిని నింపి దానిని ఒక నీరు ఉన్న పాత్రలో ఉంచినపుడు ఆ గాలి వ్యాకోచించుటను ఫిలో ఆఫ్ బైజంటియం, హీరో ఆఫ్ అలెక్సాండ్రియా ప్రయోగ పూర్వకంగా తెలిపారు. చల్లదనం, వెచ్చదనం తెలుసుకొనుటకు ఈ విధమైన పరికరాలను ఉపయోగించేవారు. ఈ పరికరాలను అనేక యూరోపియన్ శాస్త్రవేత్తలు 16వ, 17వ శతాబ్దాలలో అభివృద్ధి పరచారు. వారిలో గెలీలియో గెలీలీ ప్రసిద్ధుడు. ఈ పరికరం తక్కువ ఉష్ణంలో మార్పులను ప్రతిబింబించే విధంగా ధర్మోస్కోప్ అనే పదం ఉత్పత్తి అయినది. ధర్మోస్కోప్, ధర్మామీటరులలో తేడా తరువాత స్కేలు చేర్చడంతో మారినది. గెలీలియో ధర్మామీటరు ఆవిష్కర్తగా చెప్పుకున్నప్పటికీ ఆయన ధర్మోస్కోప్ లను తయారుచేసాడు.

1617లో జియూసెప్పి బియాంకానీ మొట్టమొదటిసారిగా సరైన ధర్మోస్కోప్ చిత్రాన్ని ప్రచురించారు. 1638లో రాబర్ ప్లడ్డ్ స్కేలుతో కూడిన ధర్మామీటరును తయారుచేసారు. ఇది పై భాగం గాలి బల్బు గలిగిన, క్రింది భాగం నీటి పాత్రలో ఉంచదగిన నిలువుగా గల గొట్టం. గొట్టంలో నీటి మట్టం దానిలోని గాలి సంకోచం, వ్యాకోచం వల్ల నియంత్రించబడుతుంది. ఇది ప్రస్తుతం వాయు ధర్మామీటరుగా పిలువబడుతుంది.

1611 నుండి 1613 ల మధ్య ధర్మోస్కోప్ పై స్కేలును ఉంచిన మొదటి వ్యక్తిగా ఫ్రాన్సిస్కో సాగ్రెడో లేదా సాంటారియో సాంటారియో లుగా చెబుతారు.

ధర్మోమీటరు అను పదం మొదటిసారి 1624లో వచ్చింది. ఈ పదం గ్రీకు పదం నుండి ఉత్పత్తి అయినది. గ్రీకు భాషలో ధర్మోస్ అంగా "ఉష్ణం", మెట్రన్ అనగా "కొలత" అని అర్థం.

1654లో ఫెర్డినాండో II డెమెడిసి, గ్రాండ్ డ్యూక్ పాహ్ టస్కనీ అనే శాస్త్రవేత్తలు ఆల్కహాలుతో నింపబడిన గొట్టాలు గల స్కేళ్ళతో కూడిన ధర్మామీటరులను తయారుచేసారు. నవీన ధర్మామీటరు ద్రవపదార్థాలు వేడిచేస్తే వ్యాకోచిస్తాయి అనే సూత్రంపై పనిచేస్తాయి. తరువాత అనేక మంది శాస్త్రవేత్తలు వేర్వేరు ద్రవాలలో వివిధ డిజైన్లలో ధర్మామీటరులను తయారుచేసారు.

అయినప్పటికీ ప్రతీ ఆవిష్కర్త, ప్రతీ ధర్మామీటరుకు ఒక స్కేలు ఉండడం జరిగినది కానీ ప్రామాణికమైన స్కేలు లేదు. 1665లో క్రిస్టియన్ హైగన్స్ అనే భౌతిక శాస్త్రవేత్త నీటి ద్రవీభవన, బాష్పీభవన స్థానాలను ప్రామాణికరించాడు. 1694లొ కార్లో రెనాల్డిని సార్వజనీన స్కేలుకు ఈ స్థానాలను స్థిర స్థానాలుగా ఉపయోగించాడు. 1701 లో ఐజాక్ న్యూటన్ మంచు ద్రవీభవన స్థానానికి, మానవుని శరీర ఉష్ణోగ్రతకూ మధ్య 12 డిగ్రీల యొక్క స్కేలును ప్రతిపాదించాడు. చివరిగా 1724లో డేనియల్ గాబ్రియల్ ఫారన్‌హీట్ ఒక ఉష్ణోగ్రతా మానాన్ని (ఫారన్‌హీటు ఉష్ణోగ్రతామానం) తయారుచేసాడు. ఆయన పాదరసంతో (అధిక వ్యాకోచ గుణకం కలది) ఉష్ణమాపకాలను ఉత్పత్తి చేయడం మూలంగా ఈ స్కేలును ప్రతిపాదించడం జరిగింది. 1724 లో ఆండెర్స్ సెల్సియస్ మంచు ద్రవీభవన స్థానమైన 0 డిగ్రీలను కనిష్ఠ అవధిగానూ, నీటి బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రత 100 డిగ్రీలుగా కలిగిన స్కేలుతో సెలియస్ ధర్మామీటరును తయారుచేసాడు. ఈ రెండు ఉష్ణమాపకాలు అధిక ప్రాచుర్యం పొందాయి.

వైద్యంలో శరీర ఉష్ణోగ్రత కోసం ధర్మామీటరు కొలతలను మొట్టమొదటి హెర్మన్ బోయర్‌హావ్ (1668–1738) మొట్టమొదటిసారి వైద్య రంగంలో ఉయయోగించాడు. 1866లో సర్ థామస్ క్లిప్పోర్డ్ ఆల్‌బట్ట్ క్లినికల్ ధర్మామీటరును తయారుచేసాడు.

సెల్సియస్ ఉష్ణ మాపకం

దీనిని 1742 లో స్విడిష్ శాస్త్రవేత్త అయిన ఆండ్రీ సెల్సియస్ (1701–1744) కనుగొన్నాడు. ఈయన కనుగొన్న ఉష్ణోగ్రతా మానాన్ని సెల్సియస్ ఉష్ణోగ్రతామానం, లేదా సెల్సియస్ స్కెలు అంటారు. ఉష్ణమాపకమును మొదట మంచు ముక్కలలో ఉంచి మంచు ముక్కలు కరిగునపుడు పాదరస మట్టాన్ని గుర్తించి 0⁰ C గా తీసుకున్నాడు. (మంచు ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత 0⁰ C) . ఇపుడు అదే ఉష్ణమాపకాన్ని హిప్సోమీటర్లో ఉంచి నీరు ఆవిరిగా మారినపుడు పాదరస మట్టం గుర్తించి దానికి 100⁰ C గా తీసుకున్నాదు. (నీటి బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రత 100⁰ C) . ఉష్ణమాపకం పై గల ఊర్ధ్వ, అధో స్థిర స్థానలను గుర్తించిన తర్వాత దానిని 100 సమ భాగాలుగా చేశాడు.సెల్సియస్ ఉష్ణ మాపకంలో సెల్సియస్ ఊర్థ్వ స్థిర స్థానంగా 100⁰ C, అధో స్థిర స్థానంగా 0⁰ C గా తీసుకున్నాడు.

సెల్సియస్ ఉష్ణోగ్రతను ఫారెన్‍హీట్ డిగ్రీలుగా మార్చుటకు:[9/5xTemp ⁰C]+32.సెంటిగ్రేడ్ ఉష్ణోగ్రతను మొదట 9/5 గుణించి, వచ్చిన విలువకు32 ను కలిపిన ఫారెన్‍హీట్ డిగ్రీలు వచ్చును.9/5 విలువ 1.8 కావున సెంటిగ్రేడును 1.8 చే గుణించి, వచ్చినవిలువకు 32ను కలిపినను సరిపోతుంది.

ఫారన్ హీటు ఉష్ణమాపకం

ఫారన్ హీట్ (సంకేతం °F) ఉష్ణోగ్రతామానాన్ని 1724 లో భౌతిక శాస్త్రవేత్త అయిన డేనియల్ గాబ్రియల్ ఫారన్ హిట్ (1686–1736) కనుగొన్నారు. ఉష్ణమాపకమును మొదట మంచు ముక్కలలో ఉంచి మంచు ముక్కలు కరిగునపుడు పాదరస మట్టాన్ని గుర్తించి 32⁰ F గా తీసుకున్నాడు. (మంచు ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత 32⁰ F) . ఇపుడు అదే ఉష్ణమాపకాన్ని హిప్సోమీటర్లో ఉంచి నీరు ఆవిరిగా మారినపుడు పాదరస మట్టం గుర్తించి దానికి 212⁰ F గా తీసుకున్నాదు. (నీటి బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రత 212⁰ F) . ఉష్ణమాపకం పై గల ఊర్ధ్వ, అధో స్థిర స్థానలను గుర్తించిన తర్వాత దానిని 180 సమ భాగాలుగా చేశాడు.సెల్సియస్ ఉష్ణ మాపకంలో సెల్సియస్ ఊర్థ్వ స్థిర స్థానంగా 212⁰ F, అధో స్థిర స్థానంగా 32⁰ F గా తీసుకున్నాడు.

ఫారన్‍హీట్ ఉష్ణోగ్రతను సెల్సియస్ గా మార్చుట:5/9[Temp ⁰F-32].ఫారన్‍హీట్ ఉష్ణోగ్రతనుండి 32ని తీసివేసి, వచ్చిన విలువను 5/9చే (0.5555) చే గుణించిన సెల్సియస్ ఉష్ణోగ్రత అగును.

రాయిమర్ ఉష్ణమాపకం

రాయిమర్ (సంకేతం °R) ఉష్ణోగ్రతామానాన్ని 1730 లో భౌతిక శాస్త్రవేత్త అయిన René Antoine Ferchault de Réaumur (1683–1757) కనుగొన్నారు. ఉష్ణమాపకమును మొదట మంచు ముక్కలలో ఉంచి మంచు ముక్కలు కరిగునపుడు పాదరస మట్టాన్ని గుర్తించి 0⁰ R గా తీసుకున్నాడు. (మంచు ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత 0⁰ R) . ఇపుడు అదే ఉష్ణమాపకాన్ని హిప్సోమీటర్లో ఉంచి నీరు ఆవిరిగా మారినపుడు పాదరస మట్టం గుర్తించి దానికి 80⁰ R గా తీసుకున్నాదు. (నీటి బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రత 80⁰ R) . ఉష్ణమాపకం పై గల ఊర్ధ్వ, అధో స్థిర స్థానలను గుర్తించిన తర్వాత దానిని 180 సమ భాగాలుగా చేశాడు.సెల్సియస్ ఉష్ణ మాపకంలో సెల్సియస్ ఊర్థ్వ స్థిర స్థానంగా 80⁰ R, అధో స్థిర స్థానంగా 0⁰ R గా తీసుకున్నాడు.

సెల్సియస్,ఫారన్ హీట్, రాయిమర్ ఉష్ణోగ్రతామానాలమధ్య సంబంధం

{C \over 100}

=

{F-32 \over 180}

=

{R \over 80}

పై సూత్రము నుపయోగించి వివిధ ఉష్ణోగ్రతామానాల లోనికి ఉష్ణొగ్రతను మార్చవచ్చు.

ఉష్ణోగ్రతామానాల మార్చు సమీకరణములు
${C}$ ${=}$ ${5 \over 9}$ ${(F-32)}$	${F}$ ${=}$ ${9C \over 5}$ ${+}$ ${32}$
${C}$ ${=}$ ${5R \over 4}$	${R}$ ${=}$ ${4C \over 5}$
${R}$ ${=}$ ${4 \over 9}$ ${(F-32)}$	${F}$ ${=}$ ${9R \over 4}$ ${+}$ ${32}$

వివిధ ఉష్ణోగ్రతా మానాలను పోలిక

Celsius	Fahrenheit	Kelvin	Rankine	Delisle	Newton	Réaumur	Rømer
300.00	572.00	573.15	1031.67	-300.00	99.00	240.00	165.00
290.00	554.00	563.15	1013.67	-285.00	95.70	232.00	159.75
280.00	536.00	553.15	995.67	-270.00	92.40	224.00	154.50
270.00	518.00	543.15	977.67	-255.00	89.10	216.00	149.25
260.00	500.00	533.15	959.67	-240.00	85.80	208.00	144.00
250.00	482.00	523.15	941.67	-225.00	82.50	200.00	138.75
240.00	464.00	513.15	923.67	-210.00	79.20	192.00	133.50
230.00	446.00	503.15	905.67	-195.00	75.90	184.00	128.25
220.00	428.00	493.15	887.67	-180.00	72.60	176.00	123.00
210.00	410.00	483.15	869.67	-165.00	69.30	168.00	117.75
200.00	392.00	473.15	851.67	-150.00	66.00	160.00	112.50
190.00	374.00	463.15	833.67	-135.00	62.70	152.00	107.25
180.00	356.00	453.15	815.67	-120.00	59.40	144.00	102.00
170.00	338.00	443.15	797.67	-105.00	56.10	136.00	96.75
160.00	320.00	433.15	779.67	-90.00	52.80	128.00	91.50
150.00	302.00	423.15	761.67	-75.00	49.50	120.00	86.25
140.00	284.00	413.15	743.67	-60.00	46.20	112.00	81.00
130.00	266.00	403.15	725.67	-45.00	42.90	104.00	75.75
120.00	248.00	393.15	707.67	-30.00	39.60	96.00	70.50
110.00	230.00	383.15	689.67	-15.00	36.30	88.00	65.25
100.00	212.00	373.15	671.67	0.00	33.00	80.00	60.00
90.00	194.00	363.15	653.67	15.00	29.70	72.00	54.75
80.00	176.00	353.15	635.67	30.00	26.40	64.00	49.50
70.00	158.00	343.15	617.67	45.00	23.10	56.00	44.25
60.00	140.00	333.15	599.67	60.00	19.80	48.00	39.00
50.00	122.00	323.15	581.67	75.00	16.50	40.00	33.75
40.00	104.00	313.15	563.67	90.00	13.20	32.00	28.50
30.00	86.00	303.15	545.67	105.00	9.90	24.00	23.25
20.00	68.00	293.15	527.67	120.00	6.60	16.00	18.00
10.00	50.00	283.15	509.67	135.00	3.30	8.00	12.75
0.00	32.00	273.15	491.67	150.00	0.00	0.00	7.50
-10.00	14.00	263.15	473.67	165.00	-3.30	-8.00	2.25
-20.00	-4.00	253.15	455.67	180.00	-6.60	-16.00	-3.00
-30.00	-22.00	243.15	437.67	195.00	-9.90	-24.00	-8.25
-40.00	-40.00	233.15	419.67	210.00	-13.20	-32.00	-13.50
-50.00	-58.00	223.15	401.67	225.00	-16.50	-40.00	-18.75
-60.00	-76.00	213.15	383.67	240.00	-19.80	-48.00	-24.00
-70.00	-94.00	203.15	365.67	255.00	-23.10	-56.00	-29.25
-80.00	-112.00	193.15	347.67	270.00	-26.40	-64.00	-34.50
-90.00	-130.00	183.15	329.67	285.00	-29.70	-72.00	-39.75
-100.00	-148.00	173.15	311.67	300.00	-33.00	-80.00	-45.00
-110.00	-166.00	163.15	293.67	315.00	-36.30	-88.00	-50.25
-120.00	-184.00	153.15	275.67	330.00	-39.60	-96.00	-55.50
-130.00	-202.00	143.15	257.67	345.00	-42.90	-104.00	-60.75
-140.00	-220.00	133.15	239.67	360.00	-46.20	-112.00	-66.00
-150.00	-238.00	123.15	221.67	375.00	-49.50	-120.00	-71.25
-160.00	-256.00	113.15	203.67	390.00	-52.80	-128.00	-76.50
-170.00	-274.00	103.15	185.67	405.00	-56.10	-136.00	-81.75
-180.00	-292.00	93.15	167.67	420.00	-59.40	-144.00	-87.00
-190.00	-310.00	83.15	149.67	435.00	-62.70	-152.00	-92.25
-200.00	-328.00	73.15	131.67	450.00	-66.00	-160.00	-97.50
-210.00	-346.00	63.15	113.67	465.00	-69.30	-168.00	-102.75
-220.00	-364.00	53.15	95.67	480.00	-72.60	-176.00	-108.00
-230.00	-382.00	43.15	77.67	495.00	-75.90	-184.00	-113.25
-240.00	-400.00	33.15	59.67	510.00	-79.20	-192.00	-118.50
-250.00	-418.00	23.15	41.67	525.00	-82.50	-200.00	-123.75
-260.00	-436.00	13.15	23.67	540.00	-85.80	-208.00	-129.00
-273.15	-459.67	0.00	0.00	559.73	-90.14	-218.52	-135.90

ఉష్ణమాపకాలు-నిర్మాణం అనుసరించి రకాలు

ద్రవ ఉష్ణమాపకములు (liquid thermometers) - యివి "ద్రవపదార్థాలు వేడి చేస్తే వ్యాకోచిస్తాయి" అనే నియమం పై పనిచేస్తాయి.
వాయు ఉష్ణమాపకములు (Gas thermometers) - "వాయుపదార్థాలు వేడి చేస్తే వ్యాకోచిస్తాయి" అనే నియమం పై పనిచేస్తాయి.
నిరోధక ఉష్ణమాపకములు (Resistance thermometers) - ఉష్ణోగ్రతా మార్పుల వలన వాహకములలో యేర్పడు నిరోధం ఆధారంగా పనిచేస్తాయి.
ఉష్ణ విద్యుత్ ఉష్ణమాపకములు (Thermo electric thermometers) - యివి ఉష్ణ యుగ్మంలో వేడి, చల్లని సంధుల వద్ద ఉష్ణ-విద్యుచ్చాలక బలం లలో మార్పుల ఆధారంగా పనిచేస్తాయి.
ధార్మిక ఉష్ణమాపకములు (Radiation thermometers) - యివి ఒక వస్తువు నుండి వెలువడే ఉష్ణ ధార్మికత ఆధారం చేసుకుని పనిచేస్తాయి.

ఉష్ణమాపకాలలోని నిర్మాణపరంగా రకాలు వున్నాయి, అవి: గాజుగొట్టంతో చేసినవి (glass thermometer), లోహనిర్మితమైన డయల్ గేజి (dail guage), , పైరోమిటరు (pyro meter). గ్లాసు థెర్మామీటరులో పాదరసం నింపినవాటితో 220⁰C వరకు, అల్కహల్ నింపినవి గరిష్టం110⁰C వరకు ఉపయోగిస్తారు. డయల్ గేజు థర్మామిటరులలోను వాయువు నింపినవి (gas filled), పాదరసం(mercury) నింపినవి, , థెర్మోకపుల్ మెటల్ (thermo coupled). డయల్ గేజు థెర్మామీటరుల నుపయోగించి 30-150⁰ C (కొండొకచో 200⁰ C) వరకు ఉష్ణోగ్రతను కొలవవచ్చును. అంతకుమించి ఉష్ణొగ్రతను కొలుచుటకు పైరోమీటరుల నుపయోగిస్తారు. ప్రస్తుతం డిజిటల్ థెర్మొ, , నాన్ కాంటాక్ట్ డిజిటల్ థెర్మామీటరు లొచ్చాయి.

సిక్సు గరిష్ట కనిష్ట ఉష్ణమాపకం