TEPLOMĚRY Druhy teploměrů a jejich použití 
Pro měření tělesné teploty je v současné době možné v obchodech dostat několik druhů teploměrů.
Nejběžnějším je klasický lékařský rtuťový teploměr, který je i cenově nejpřístupnější. Měření je možné uskutečnit v podpaží, v konečníku i v ústech, ale kvůli nebezpečí otravy rtutí se použití u dětí nedoporučuje. Další nevýhodou je čas měření, který je zhruba 5 minut, což je u malých dětí téměř nemožné.
Lepším typem rtuťového teploměru (pro měření teplot malým dětem) je tzv.. "Rychloběžka". Požívá se k měření teploty u malých dětí i novorozenců. Nevýhodou je, že po jeho vyjmutí rtuťový sloupec rychle klesá, proto je nutné teplotu odečíst ještě před jeho vytažením.
Vhodnou náhradou za rtuťové teploměry jsou teploměry digitální. Ukončení měření oznámí teploměr zvukovým signálem. Nevýhodou je, že fungují na baterky, které je nutné včas vyměnit. Avšak ne každý digitální teploměr má vyměnitelnou baterii. V tom případě vám nezbývá, než teploměr vyhodit a koupit si nový.
Dalším typem digitálního teploměru je digitální teploměr ve tvaru dudlíku, který umožňuje jednoduchým způsobem změřit teplotu u maličkých dětí. Při měření však dělá problémy například ucpaný nos, kdy dítě dýchá ústy, nebo kašel či kýchání. Rovněž hrozí riziko, že dítě dudlík vyplivne, nebo ho úplně odmítne, takže nakonec může jít o zbytečnou investici.
Dále známe proužkové teploměry na čelo, které mají jednoduché použití, ale jsou nepřesné. Proto se spíše používají pouze na to, abychom zjistili, zda dítě vůbec má nebo nemá teplotu.
Mezi nejmodernější a zároveň nejdražší patří tzv.. bezkontaktní infrateploměr, které využívají infračervené záření a teplotu měří na čele nebo v uchu. Mohou se využívat i pro měření např. teploty jídla či lázně nebo pokojové teploty. Velkou výhodou je rychlost měření (1-5 sekund) a možnost měřit teplotu dítěti nerušeně během spánku.
Zajímavé informace o teple, teplotě a teploměrech
Fyzikální zákony jsme naučeni považovat za hluboké pravdy o světě, fyzikální veličiny za nudné nástroje pro uchopení těchto pravd. Základní fyzikální veličiny však velice úzce souvisejí s fundamentálními fyzikálními zákony a jsou stejně hluboké. Například taková teplota.
Historický vývoj termodynamiky probíhal zhruba takto: nejprve byl objeven
druhý základní zákon termodynamiky, pak první a nakonec k nim přibyl nultý.
Někdy se zmiňuje i třetí či dokonce čtvrtý, ale ty jsou vedle těch předchozích
jen takové "prkotinky".
Každý ze tří základních zákonů termodynamiky souvisí s nějakou významnou
fyzikální veličinou. Druhý zákon se týká entropie, první energie a nultý
teploty. Entropie je obecně považována za velmi vznešenou a těžko srozumitelnou
veličinu, energie za zcela běžnou a dobře srozumitelnou a teplota za něco tak
samozřejmé, že tam vlastně ani není čemu rozumět či nerozumět. Strčíte si
teploměr do podpaží, chvilku počkáte, podíváte a vidíte, jakou máte teplotu. Co
se tam dá chápat nebo nechápat? Dokonce to funguje i když si ten teploměr
strčíte někam úplně jinam .....
Teplota zaprvé
I když ta samozřejmost teploty je trochu zrádná. Každý například ví, že v
zimě bývá kovové zábradlí mnohem studenější než zábradlí dřevěné. No, ale pokud
je venku, řekněme, pět stupňů, tak obě zábradlí by měly mít kolem těch pěti
stupňů. Jak je možné, že kovové předměty jsou výrazně studenější než stejně
teplé dřevěné předměty?
Nebo jiná zvláštnost: většina z nás už slyšela, že existuje nejnižší možná
teplota (absolutní nula) a že tato teplota se rovná -273,15 ° C. Jak na to lidé
přišli? Jak zjistili, že je to opravdu mezní teplota a že pod ni se již za
žádných okolností nedá jít? Existuje i nejvyšší možná teplota? Pokud ano, jaká
je? Pokud ne, proč neexistuje?
No a do třetice je tu ta podivuhodná paličatost, s jakou učitelé fyziky trvají
na rozlišování teploty a tepla. Proč jsou tak úzkoprsí? Jisté puntičkářství se u
nich dá pochopit, ale jak říkají moudří lidé, člověk by neměl z ničeho dělat
vědu, ani z vědy ne.
V každém případě se ukazuje, že teplota není až takový obecný pojem, jak by se
na první pohled mohlo zdát. Snad by tedy bylo dobré začít s tím, co to ta
teplota vlastně je. Všichni víme, jak teplotu měříme, ale na to se teď neptám.
Ptám se, co teplota je, a ne jak ji měřit.
Jaká je pořádná fyzikální definice teploty?
Taková: Teplota je to, co měří teploměry. Zní to jako nepodařený žert,
nebo jako jakási nesmyslná logická smyčka, ale není to jedno ani druhé. Je to
úplně seriózní definice. Hned si řekneme, proč je to tak.
Jeden z prvních teploměrů - čili zařízení, které měřilo něco odpovídajícího
našemu subjektivnímu pocitu teploty - vynalezl Galileo Galilei koncem
šestnáctého století. Jeho přístroj byl založen na tom, že pokud uzavřeme vzduch
do nádoby, jejíž objem se může měnit, pak teplý vzduch (čili vzduch, který
pociťujeme jako teplý) má větší objem než tentýž vzduch, když je studený.
Ještě i dnes se dá koupit něco, co se jmenuje Galileiho teploměr, ale ten je
založen na jiném principu. Využívá Archimedův zákon a v podstatě měří hustotu
kapaliny. V podstatě jde o to, že teplá voda má nižší hustotu než studená.
Mnohem lepší teploměr vynalezl v polovině sedmnáctého století Ferdinando II.
Medici, velkovévoda toskánský. Jeho přístroj byl založen na tom, že teplá
kapalina má větší objem než studená. Většina běžných teploměrů funguje dodnes na
stejném principu (poznámka pro znalce: Ferdinandův teploměr využíval zatavenou
skleněnou trubičku a proto nebyl, na rozdíl od Galileiho, citlivý na změny
atmosférického tlaku).
Každý z těchto teploměrů měří nějakou fyzikální veličinu a přitom každý jinou -
jeden objem plynu, druhý hustotu kapaliny, třetí objem kapaliny. Proč říkáme, že
všechny měří totéž a nazýváme to teplotou? Základním důvodem je korelace mezi
hodnotami těchto veličin a našimi subjektivními pocity tepla či chladu. Ale
teplota by byla rozumná a hluboká fyzikální veličina i bez těchto našich pocitů.
Otázka zní, co konkrétně, kromě našich pocitů, tato veličina vlastně vyjadřuje.
Teplota zadruhé
Teplota je veličina charakterizující rovnováhu. Pokud dáme do kontaktu nějaké
dvě věci, z nichž je každá sama o sobě v ustáleném stavu, může se jejich
rovnováha zachovat nebo porušit (poznámka pro znalce: měli bychom mluvit nikoli
o "věcech" ale o termodynamických systémech, ne o kontaktu, ale o tepelném
kontaktu atd.., ale nebuďme malicherní). To, zda se rovnováha zachová, nebo ne,
podléhá pozoruhodnému přírodnímu zákonu - takzvanému nultému zákonu
termodynamiky. Je to sice trochu abstraktní zákon, takže ho není úplně snadné
vysvětlit, ale za pokus to snad stojí.
Představme si, že máme nějaké tři věci a zkoumáme, zda se vzájemným kontaktům
dvou z nich rovnováha naruší. Nultý zákon říká toto: jestliže se rovnováha
nenaruší při kontaktu prvního s druhým, ani při kontaktu druhého s třetím, tak
se nenaruší ani při kontaktu prvního s třetím. Zní to možná jako úplná
samozřejmost, ale není to samozřejmost. Je to velmi netriviální a hluboká
vlastnost světa, ve kterém žijeme.
Na základě této vlastnosti světa můžeme zavést novou fyzikální veličinu tak, aby
měla stejnou hodnotu pro věci, které si po uvedení do kontaktu zachovají
rovnováhu, a různé hodnoty pro věci, které si rovnováhu udrží. A právě tuto
veličinou nazýváme teplotou.
Abstraktní definice teploty zní takto:
Teplota je veličina, jejíž hodnota je stejná pro věci, které budou po uvedení
do kontaktu v rovnováze, a různá pro věci, které v rovnováze nebudou.
Jak souvisí tato definice s výše zmíněnou praktickou definicí pomocí
teploměru? Nuže, zamysleme se nad tím, jak bychom mohli naši abstraktní veličinu
měřit. Bylo by fajn mít nějakou věcičku, která se může vyskytovat v různých
stavech s různou abstraktní teplotou (čili v jistém svém stavu je v rovnováze s
věcmi, kterým je přiřazena jedna teplota, v jiném stavu je v rovnováze s věcmi,
kterým je přiřazena jiná teplota atd.).. Pokud by se stavy této věcičky daly
dobře rozlišit hodnotou nějaké jedné veličiny (např. objemu, hustoty, délky nebo
elektrické vodivosti), pak by hodnoty této veličiny přesně odpovídaly
jednotlivým teplotám. Věcička, kterou jsme právě popsali, se jmenuje teploměr.
Teplo
Teploměr je věc, která měří svou vlastní teplotu. Na to, aby se mohl použít i
na měření teploty jiných věcí, musí splňovat ještě jednu podmínku. Musí být
takový, aby při kontaktu s jinou věcí nezměnil její teplotu. Je něco takového
možné?
Odpověď na tuto otázku vyžaduje prozkoumat, jak se po uvedení do kontaktu mění
teplota dvou věcí. Ukazuje se, že pokud dáme do kontaktu dvě věci s různými
teplotami, po čase obě změní svůj stav tak, aby byly jejich teploty stejné.
Ukazuje se, že pokud je jedna z věcí mnohem menší než druhá, je jejich výsledná
teplota prakticky stejná jako původní teplota větší věci. Díky tomu umí
teploměry (pokud jsou dost malé) měřit nejen svou vlastní teplotu, ale i teplotu
jiných věcí.
A jak je to, když dáme do kontaktu dvě srovnatelně velké věci? Jaká bude
výsledná teplota? Odpověď na tuto otázku vyžaduje zavedení další fyzikální
veličiny, a tou je teplo. Teplota charakterizuje rovnováhu, teplo charakterizuje
cestu k této rovnováze. Je to opravdu zcela jiná veličina a učitelé fyziky mají
naprostou pravdu, pokud na tom trvají. Něco si o teple povíme příště a při té
příležitosti se vrátíme i k tomu, proč existuje nejnižší teplota a proč je
železné zábradlí studenější jako stejně teplé dřevěné zábradlí.
|
. |