Sıcaklık nedir? Nasıl ölçülür?

Sıcaklık bir sistemin ne kadar sıcak ya da soğuk olduğunu gösteren bir ölçüdür. Isının aksine, sıcaklık bir sistemin durumunu anlatan bir özelliğidir. Bir sistemin ısısından bahsedemeyiz, ama sıcaklığından bahsedebiliriz. Sıcaklık bir sistemin taneciklerinin (atomlarının ya da moleküllerinin) ortalama kinetik enerjisiyle ilişkilidir. Sıcaklık arttıkça sistemin taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi de artar, tanecikler daha hızlı hareket eder. Azaldığında taneciklerin ortalama hızı da azalır, daha yavaş hareket ederler.

Sıcaklık skaler bir niceliktir ve temel bir büyüklüktür, T simgesiyle gösterilir. Birimi Kelvin (K)’dir. Ama santigrat (Celcius) derece °C, Fahrenheit °F ya da Reamur (Reomür) °R birimleriyle de ölçüldüğü olur.

Sıcaklığın bir tanımı da ısının yönüyle ilgilidir. İki cisim ısıl temas halindeyse sıcaklığı yüksek olan kendiliğinden sıcaklığı düşük olana enerji aktarır. Enerji aktarımı iki cisim ısıl dengeye erişince durur.

Yukarıdaki resimde aynı su ısıtıcısında suyun soğukken ve kaynarken hali görülüyor. Sıcaklığı yüksek olan sağdaki su ısıtıcısındaki su molekülleri soldakine göre daha hızlı hareket ediyor.

Bir sistemin sıcaklığı ısı ile artırılabilir. Örneğin, ocak alevinin üstüne koyduğunuz tenceredeki yemeğin sıcaklığı artar. Ama ısı, sıcaklığı artırmanın tek yolu değildir. Sistem üzerinde iş yaparak da artırılabilir. Örneğin, sürtünme kuvvetinin yaptığı iş sistemin sıcaklığını artırır. Bir başka örnek de bir bisiklet pompasını aniden sıkıştırmaktır. Sıkıştırınca pompanın sıcaklığının arttığı gözlenir.

Sıcaklık nasıl ölçülür? Termometre

Çoğu zaman bir sistemin ne kadar sıcak ya da soğuk olduğunu dokunarak anlayabiliriz. Ama bazen gerçekten anlayamayacağımız durumlar olabilir. Örneğin, önünüzde üç tas su olsun. Bu tasların sağdakinde sıcak, ortadakinde ılık, soldakinde soğuk su olsun. Bir elinizi sıcak diğer elinizi soğuk suya batırmış ve bir müddet beklemiş olun. Sonra iki elinizi birden ortadaki ılık suya batırırsanız, bu tastaki suyun sıcak mı soğuk mu olduğunu düşünürsünüz? Kafanız karışır, bir eliniz sıcak öbür eliniz soğuk hisseder. Peki ortadaki suyun sıcaklığı gerçekte nedir?

Sıcaklığı ölçerken, dokunma duyumuzun öznel yargısını ortadan kaldırmak için nesnel bir ölçüm aleti olan termometre kullanılır. Termometreler sıcaklığı belli standartlarla kıyaslayarak ölçer. Termometrelerin çalışma ilkeleri maddenin genleşme, elektrik iletkenliği ya da basınç gibi özelliklerini kullanır. Termometre çeşitlerini de inceleyeceğiz.

Mümkün olan en düşük sıcaklık kaç derecedir?

Mümkün olan en düşük sıcaklık 0 Kelvin yani -273,15 °C’dir. Bu sıcaklığa mutlak sıfır denir. Klasik fiziğe göre mutlak sıfıra ulaşınca saf bir maddenin taneciklerin hareketlerinin tamamen durur, kinetik enerjileri kalmaz.  Ancak mutlak sıfırda bile kuantum mekaniğine göre hala kuantum dalgalanmalarından dolayı taneciklerin enerjisi bulunur. (Sıfır noktası enerjisi hakkında daha fazla bilgi için wikipedia’ya bakabilirsiniz.) Bu nedenle hiç bir şeyi mutlak sıfırın altında bir sıcaklığa soğutmak mümkün değildir.

Sıcaklık ile ilgili Fizik dersi Kazanımları

9.5.1.1. Isı, sıcaklık ve iç enerji kavramlarını açıklar.

• Entalpi ve entropi kavramlarına girilmez.
• Isı ve sıcaklık kavramlarının birimleri ve ölçüm aletlerinin adları verilir.