Természettudományi mérések

Tudományos hőmérő Mára már nem higanyos hőmérőt alkalmaznak, tudományos hőmérésnél, hanem Termoelemmel.

Termoelem Két különböző, megfelelő anyagú fémszál egyik végükön való összehegesztésével kapott hőmérő. Az érintkezési pontjuk a melegpont, a különálló végek a hidegpontok. Előnye, hogy – megfelelő fémpárt választva – különösen nagy intervallumban, -200 és 1700 °C közötti tartományban is lehet mérésre használni. A termoelem – vagy más elnevezéssel „hőelem” – működésének elméleti alapját a fém-fém érintkezési felületen kialakuló ún. kontaktegyensúly és a Seebeck-effektus adja. Ha két különböző fémrudat, fémszálat (M és Me) érintkezésbe hozunk, a két fém szabad végei között elektromos potenciálkülönbség alakul ki, amit kontaktpotenciálnak nevezünk (4-es dia, 1-es kép).

A Seebeck-effektus értelmezése

A Tömeg A tömeg a fizikai testek tulajdonsága, amely a bennük lévő anyag és energia mennyiségét méri. A súlytól eltérően a tömeg mindig ugyanaz marad, akárhová kerül is a hordozója. A tömegnek központi szerepe van a klasszikus mechanikában és a vele kapcsolatos területeken. A tömeg számos formája jelenik meg a relativisztikus mechanikában. Szigorúan véve három különböző dolgot neveznek tömegnek: A tehetetlen tömeg a test tehetetlenségének mértéke: a rá ható erő mozgásállapot változtató hatásával szembeni ellenállás. A kis tehetetlen tömegű test sokkal gyorsabban változtatja mozgásállapotát, mint a nagy tehetetlen tömegű. A passzív gravitáló tömeg a test és a gravitációs tér kölcsönhatásának mértéke. Azonos gravitációs térben a kisebb passzív gravitáló tömegű testre kisebb erő hat, mint a nagyobbra. (Ezt az erőt nevezik a test súlyának. Gyakran a hétköznapi értelemben a „súlyt” és a „tömeget” szinonimaként használják, mert a gravitációs tér nagyjából állandó nagyságú az egész Föld felszínén. A fizikában a kettőt megkülönböztetjük: egy testnek nagyobb lesz a súlya, ha erősebb gravitációs térbe helyezzük, de a passzív gravitáló tömege változatlan.) Az aktív gravitáló tömeg a test által létrehozott gravitációs tér erősségének a mértéke. Például a Hold gyengébb gravitációs teret hoz létre, mint a Föld, mert a Holdnak kisebb az aktív gravitáló tömege.

Mérési eszközök Kétkarú mérleg A mérendő tömeget egy vízszintes kétkarú emelő, vagy arra visszavezethető mechanizmus egyik végén elhelyezett serpenyőbe helyezik, az emelő másik végén lévő serpenyőbe pedig annyi ismert tömegű súlyt raknak, amivel a mérleg egyensúlyba kerül, vagyis nem billen egyik oldalra sem. Ha az emelő két karja egyenlő hosszú, a súlyok ismert tömegének összege a mérendő tömeggel egyenlő. Vannak olyan mérlegek, mint a piaci gyorsmérleg vagy a mechanikus tizedesmérleg, melyeknél a kararány és súlyok tömegének szorzata adja a mérendő tömeget. Az ilyen mérlegek a helyi gravitáció nagyságától függetlenek, a Holdon is helyes eredményt adnának.

Térfogatmérés Térfogatmérés, a mérendő, ismeretlen térfogatnak ismert térfogattal való összehasonlítása. Folyadékoknál erre a célra hitelesített űrmértéket használnak. Az űrmértéken lehet több térfogat számára való jelzés, illetve beosztás is. Használnak még mérőhengereket (8. dia 1), mérőlombikokat (8.dia 2), bürettákat (8.dia 3) és pipettákat (8.dia 4). Egy csővezetéken huzamosabb idő alatt átáramló folyadék térfogatát az ú. n. vízmérő órával határozzák meg. Számos gyakorlati kivitel közül egyik leghasználatosabb a lapátkerekes vízmérőóra.Lényege egy kerék, amelynek ferde lapátjai küllőszerűen helyezkednek el. Ez a lapátos kerék a csőben van elhelyezve, tengelye a cső tengelyével, illetve a folyadékáramlás irányával párhuzamos. Az áramló víz a kereket forgatja, a forgás egy számláló-szerkezetet hajt.

MérőhengerMérőlombik Büretta Pipetta

Gáz térfogat mérés Huzamosabb időn át a felhasznált gáz térfogatát gázórával mérik. A ma mindinkább elterjedő száraz gázóra elve a következő: Egy zárt tér hajlékony, ide-oda mozgást végezni tudó membránnal két részre van osztva. A gáz beáramlik a membrán egyik oldalára, a membrán ennek következtében elmozdul és a másik oldalon levő gázt a felhasználási helyhez nyomja. A membrán mozgása egy tolattyú-szerkezetet vált, úgy hogy a gáz most a másik oldalra tud áramlani és a membránt visszatolja, miáltal az előbb megtelt kamra gázát juttatja a felhasználási helyre. A membrán ide-oda mozgásainak számát egy számlálószerkezet rögzíti, ez a szám arányos a fogyasztott gáz térfogatával.