หน่วยวัดและมาตรวัดอุณหภูมิ (Temperature Unit and Temperature Scales)

หน่วยวัดและมาตรวัดอุณหภูมิ (Temperature Unit and Temperature Scales)

       อุณหภูมิเป็นหน่อยมูลฐานที่สำคัญที่สุดค่าหนึ่งในอุตสาหกรรม หน่วยของอุณหภูมิที่สำคัญมีอยู่ 3 หน่วย คือ เซลเซียส (Celcius) เคลวิน (Kelvin) และฟาเรนไฮต์(Fahrenheit) 

     เซลเซียส เป็นหน่วยวัดอุณหภูมิที่ตั้งตามชื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน Anders Celcius (1701-1744) โดยเซลเซียส พบว่า ณ ความดันบรรยากาศน้ำบริสุทธิ์จะมีจุดทางอุณหภูมิอยู่ 2 จุดคือ จุดเยือกแข็งและจุดน้ำเดือด เขาจึงกำหนดจุด 0 องศาที่จุดเยือกแข็งของน้ำและ 100 องศาที่จุดเดือดของน้ำ

     ฟาเรนไฮต์ เป็นหน่วยวัดอุณหภูมิซึ่งตั้งตามชื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวดัทซ์ Daniel Grabreil Fahrenheit(1686-1736) โดยฟาเรนไฮต์ ได้พยายามหาจุดต่ำสุดของอุณหภูมิโดยทดลองกับสารต่าง ๆ หลายชนิด และพบว่าจุดเยือกแข็งของแอมดมเนียมคลอไรด์ เป็นจุดต่ำสุดที่เค้าทดลองได้ จึงกำหนดจุดนี้เป็นจุด 0 องศา ส่วนจุดบนสเกลนั้น เขาพบว่าอุณหภูมิของร่างกายมนุษย์เป็นจุดที่อุณหภูมิคงที่จึงกำหนดจุดนี้เป็น 96 องศา สาเหตุที่ไม่กำหนดจุดบนสเกลเป็น 100 องศา เพราะต้องการให้มีค่าเป็นสัดส่วนทวีคูณของ 12 ตามหน่วยอื่นๆที่นิยมสมัยนั้น

      ทั้งหน่วยองศาฟาเรนไฮต์และเซลเซียสเป็นการวัดอุณหภูมิที่ได้จากการหาสภาวะคงที่ทางอุณหภูมิของสาร ณ จุดต่างๆ ซึ่งอยู่ในย่านบรรยากาศของพื้นโลกและแบ่งสเกลให้เป็นไปตามความสะดวกเหมาะสมมิได้มีหลักเกณฑ์ที่ตายตัวอะไร ต่อมานักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษลอร์ดเคลวินเป็นผู้คิดค้นหน่วยของอุณหภูมิทางวิทยาศาสตร์ขึ้นในปี 1851 เรียกว่ามาตราเคลวิน โดยกำหนดจุดอุณหภูมิสมบูรณ์ (Zero Absolute Temperature) ขึ้น ณ จุดที่เป็น ideal นี้ อิเล็กตรอนของสารต่าง ๆ จะหยุดโคจรรอบนิวเคลียสโดยไม่มีพลังงานความร้อนหลงเหลืออยู่ในสารนั้น ๆ อีกต่อไป ในทางปฏิบัติไม่สามารถทำให้เย็นตัวถึงจุดนั้นได้ (กำหนดได้จากการคำนวณ) และแบ่งช่วงของมาตรเซลเซียส ระบบหน่วยสากล (The Systems International d' Unites) ซึ่งเรียกย่อว่า SI ได้กำหนดหน่วยสากลของอุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกเป็นมาตรเคลวิลและหน่วยอุณหภูมิทั่วๆไปเป็นเซลเซียส 

รูปเปรียบเทียบอุณหภูมิทั้ง 3 มาตร