Hvað eru hiti og kuldi?

Hitabreytingar valda því að ástand efnis breytist. En hvað er hitastig eiginlega?

BIRT: 27/10/2021

LESTÍMI:

3 mínútur
Share on facebook

LESTÍMI: 3 MÍNÚTUR

 

Hvað er hiti og kuldi?

Varmi orsakast af atómum og sameindum á hreyfingu. Því hraðar sem agnirnar hreyfast, þeim mun oftar rekar þær hver á aðra og færa hreyfiorku hver til annarrar og efnið hitnar.

 

Jafnframt því sem hitastigið eykst breytist ástand efnisins úr föstu formi, þegar það er hvað kaldast, yfir í rafgas, þegar það verður hvað heitast.

 

Ástand efna getur verið á fjóra vegu:

 

1 – Fast form á við um kaldasta ástandið, þar sem atómin í t.d. málmum eða sameindum eru pökkuð þétt saman.

 

2 – Í vökvum, í líkingu við vatn, fljóta sameindirnar hver innan um aðra.

 

3 – Í lofttegundum, á borð við vatnsgufu, hreyfast sameindirnar algerlega óheftar hver innan um aðra og rekast oftar á en í vökva.

 

4 – Í rafgasi eru atómkjarnarnir og rafeindirnar aðskilin og hreyfast óheft innan um hvert annað. Rafgas er með rafhleðslu sökum þess að það felur í sér jákvæða atómkjarna og neikvæðar rafeindir.

 

Hvað er það sem kallast alkul?

Lægsta hugsanlega hitastig kallast alkul. Við alkul eru öll efni í því ástandi að atómin eru í algerri kyrrstöðu og búa ekki yfir neinni hreyfiorku.

 

Atómin hafa engu að síður yfir að ráða örlítilli skammtafræðilegri orku, en sem dæmi má nefna að bæði atómkjarnarnir og rafeindirnar snúast inni í atómunum. Eðlisfræðingar lýsa alkuli fyrir vikið sem lægsta orkuástandi, þar sem atómin geta einfaldlega ekki orðið kaldari.

 

Á Selsíuskvarðanum er alkul við -273,15, sem samsvarar núll gráðum á Kelvinkvarða.

 

Hver er munurinn á hinum ólíku hitakvörðum?

Kelvinkvarðinn byrjar við alkul og gráðurnar hækka með sama millibili og gerist á Selsíuskvarðanum.

 

Selsíuskvarðinn er sá hitakvarði sem notaður er hvað víðast um heim. Vísindamaður að nafni Anders Celsius útbjó kvarðann árið 1742. Celcius miðaði kvarðann við bræðslu- og suðumark vatns. Upprunalega var suðumark vatns fastsett við 0° C. Árið 1744 var kvarðanum hins vegar snúið við þannig að 0 gráður samsvöruðu bræðslumarki vatns og 100 gráður suðumarki þess. Þetta þótti vera rökréttara þar sem gráðurnar hækka í takt við hærra hitastig. 

 

Fahrenheitkvarðinn er opinber hitakvarði í Bandaríkjunum. Þýski eðlisfræðingurinn Daniel Gabriel Fahrenheit þróaði hitakvarðann sem nefndur er eftir honum.

 

Á upprunalega kvarðanum fastsetti Fahrenheit núllpunktinn sem lægsta hitastigið sem hann gat kælt saltlausn niður í, á meðan 100° F samsvöruðu líkamshita mannsins. Á nútímakvarðanum er frostmark við 32° F, en suðurmark vatns er við 212° F.

 

Hvernig er hitastig jarðar mælt?

Hnattrænar hitastigsmælingar áttu uppruna sinn í mælistöðvum á landi og um borð í skipum sem sigldu yfir úthöfin. Árið 1880 hafði tekist að mæla hitastigið nægilega víða til að unnt yrði að ákvarða meðalhita jarðar árlega.

 

Í dag er að finna þéttriðið net veðurstöðva í öllum heimsálfum, svo og á úthöfunum. Mælingarstöðvanetið dreifist ekki jafnt yfir allan hnöttinn og þess má geta að langtum fleiri mælingarstöðvar eru í Evrópu en Sahara, svo dæmi séu tekin.

 

Vísindamenn hafa skipt yfirborði jarðar í reiti þar sem hver reitur nemur fimm sinnum fimm gráðum. Fyrir hvern reit er reiknað út meðaltal hitastigsins sem mælist í öllum veðurstöðvunum. Að lokum er svo meðaltal allra reitanna reiknað út og þannig fá vísindamennirnir fram meðalhitastig gjörvallrar jarðarinnar.

 

 

Birt: 27.10.2021

 

 

BIRT: 27/10/2021

vinsælustu greinarnar

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu með áskrifandi að blaðinu?

Áskrifendur geta fengið áskrift af vefnum hér

FÁÐU AÐGANG AÐ VÍSINDI.IS

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is