מדחום

מַדְחוֹם (נכתב גם: מַד־חום ברבים: מדחוּמים^[1]) או מד טמפרטורה (בלועזית: תֶרמוֹמטר) הוא מכשיר מדידה המשמש למדידת הטמפרטורה.

אטימולוגיה

המושג הצרפתי "תרמומטר" הופיע לראשונה ב-1624, ב"La Récréation Mathématique" מאת J. Leurechon שתיאר סקלה של 8 מעלות.^[2] המושג הוא שילוב המילים היווניות θερμός (תרמוס - חום), ו-μέτρον (מטרון - מדידה). המונח העברי מדחום (הלחם בסיסים של "מד" + "חום") נטבע על ידי המדקדק העברי שמואל שבח קנטורוביץ בשנת תרס"ג^[3]. זהו השם הנפוץ בעברית, אך הוא אינו מדויק מבחינה מדעית, משום שמד זה אינו מודד חום (מושג פיזיקלי בתרמודינמיקה המתאר מעבר אנרגיה) אלא טמפרטורה.

היסטוריה

חפיץ הממחיש את עקרון הפעולה של מדחום גליליאו, המורה על טמפרטורה הנעה סביב 20 מעלות צלזיוס

מדחומים של 50 מעלות, מתצוגת המאה ה-17 במוזיאון גלילאו באיטליה. נקודות שחורות מייצגות מעלות בודדות ונקודות לבנות מייצגות קפיצות ב-10.

מדענים מסוימים מייחסים את המצאת המדחום להרון מאלכסנדריה, אך התפתחות המדחום היא ארוכת שנים ואין ממציא אחד לו ניתן לייחס את ההמצאה. הרון הבין את העיקרון שלפיו חומרים מסוימים, במיוחד אוויר, מתפשטים ותיאר מערכת המורכבת מצינור סגור המלא חלקית באוויר, כשקצהו שקוע במים.^[4] התכווצות והתפשטות האוויר, גרמה לשינוי מיקום המים/אוויר בצינור. מדענים אירופאיים רבים במאה ה-16 ומאה ה-17 ובהם גלילאו גליליי^[5] וסנטוריו סנטוריו^[6] (אנ') פיתחו מנגנונים שאיפשרו את מדידת חום האוויר לפי רעיון זה. גלילאו גליליי היה הראשון במערב שהגה ושרטט בסוף המאה ה-16 טרמוסקופ המבוסס על עקרון השפעת שינוי הטמפרטורה על צפיפות החומר.

מכשירים אלו היו ברומטרים, כלומר רגישים לשינוי לחץ אטמוספירי. ב-1629, יוסף שלמה דלמדיגו, תלמידם של גלילאו וסנטוריו, פרסם איור של מד טמפרטורה, המורכב משפופרת זכוכית בעלת גולת זכוכית מלאה אוויר שהקצה הפתוח שלה היה משוקע במים. עם שינוי הטמפרטורה השתנה נפח האוויר שבתוך הגולה וגרם לעליית פני המים בשפופרת, או לירידתם.^[7] ב-1654, הרכיב פרדיננדו השני דה מדיצ'י, הדוכס הגדול של טוסקנה, את המכשיר, המדחום הראשון בצורתו המודרנית, המבוסס על התפשטות נוזל ולא מושפע משינוי לחץ אוויר.^[2]

בתחילה, כל מד היה שונה משום שלא הייתה סקלה אחידה למדידה. ב-1665, כריסטיאן הויגנס הציע מדידה על פי נקודת התכה והרתיחה של מים, אייזק ניוטון הציע סולם של 12 מעלות בין נקודת ההמסה של קרח וטמפרטורת הגוף. ב-1714, דניאל פרנהייט, המציא את המדחום המדויק האמין הראשון, מבוסס כספית במקום תערובות מים ואלכוהול. ב-1724, המציא את סולם הטמפרטורה הנושא את שמו ומשמש עד היום (בשינויים קלים). פרנהייט היה ראשון תור המדידה המדויקת כממציא מדחום הכספית (המדחום הפרקטי והמדויק הראשון) וסולם פרנהייט (סולם הטמפרטורה המתוקנן הראשון). ב-1742 אנדרס צלזיוס, המציא את סולם צלזיוס, כסקלה של 100 מעלות מ-0 בנקודת רתיחת המים, ו-100 מעלות בנקודת הקפאון. הסולם הנושא את שמו היום, משתמש בנקודות הפוכות.

הרמן בוהרהב (אנ')‏(1738-1668) היה הרופא הראשון שהשתמש במדחום לבדיקה קלינית.^[8] ב-1866 סר תומאס קליפורד אלבוט (אנ') המציא מדחום רפואי שקיצר את זמן המדידה מ-20 ל-5 דקות.^[9] ב-1999, המציא פרנצ'סקו פומפיי מדחום למדידה ברקה, המדחום הלא-פולשני הראשון, שאפשר מדידה תוך שתי שניות.^[10]^[11]

מד טמפרטורה מבוסס נוזל

מד טמפרטורה נפוץ מורכב מכלי זכוכית מוארך, שבתוכו צינורית המכילה נוזל בחלק רחב יותר בקצה. הקצה המורחב נמצא במגע ישיר עם כלי הזכוכית החיצוני, דרכו מתבצע מעבר חום מן הסביבה. בין הצינורית לבין כלי הזכוכית קיים ריק באופן אידיאלי, ובפועל קיים שם אוויר דליל מאוד. דלילות האוויר בתווך זה מבודדת את הצינורית מן הסביבה שבה היא נמצאת. כאשר הטמפרטורה של הקצה המורחב עולה, הנוזל מתחמם, מתפשט ועולה בצינורית. הטמפרטורה נקראת על סולם הטמפרטורה הסמוך לצינורית, לפי המרחק אליו התפשט הנוזל. בזכות בידודה של הצינורית ניתן לומר שהטמפרטורה המוצגת מושפעת רק מהטמפרטורה שבה נתון קצה המדחום, ולא מהטמפרטורה של סביבת הכלי כולו.

במדידת חום גוף וטמפרטורת סביבה משתמשים לעיתים קרובות במדחום מבוסס נוזל.

מד טמפרטורה - כספית

ערך מורחב – מדחום כספית

מד טמפרטורה כספית המראה על טמפרטורה של 38.7°C

מד טמפרטורה מבוסס נוזל, שהנוזל שבו הוא המתכת כספית. הכספית נוזלית בתחום הטמפרטורות שבין 39°C- ל-357°C, ולכן מאפשרת למדוד טווח רחב של טמפרטורות. מדחום זה מסוכן בהישברו בגלל רעילות הכספית ובגלל מתח הפנים הגבוה שלה, הגורם לנוזל להתאגד בכדוריות הנראות לילד כמאכל.

מד טמפרטורה - גליום

מד טמפרטורה המכיל סגסוגת של גליום אינדיום ובדיל. סגסוגת הקרויה בשם המסחרי גלינסטאן, צבעה כסוף, והיא מתנזלת בטמפרטורה של 19°C-, ולפיכך מתאימה למדידת טמפרטורות לצורכי רפואה. מד חום זה מהווה תחליף למד טמפרטורה המכיל כספית.

מד טמפרטורה - אלכוהול

מד טמפרטורה מבוסס נוזל המכיל אתנול צבוע באדום או בכחול ולעיתים רחוקות יחסית משתמשים גם בצבע ירוק, כדי שקל יהיה להבחין בעלייתו בצינורית. האתנול נוזלי בתחום טמפרטורות של 115°C- עד 78°C.

מדידת חום גוף באמצעות מד טמפרטורה מבוסס נוזל

כדי למדוד את טמפרטורת הגוף מוכנס חלק מהמדחום לתוך הגוף, והנוזל שבו מובא לטמפרטורת הגוף. טרם השימוש במדחום מומלץ לחטאו. המדחום מנוער קלות כאשר הקצה המכיל את הנוזל מופנה כלפי חוץ, כדי לגרום לנוזל להתרכז בנקודת האגירה שלו. המדידה מסתיימת כאשר הנוזל מפסיק לשנות את החיווי.

מדידת חום רקטלית: קצה המדחום מוכנס לפי הטבעת. מדידה זו משמשת למדידת חום לבעלי חיים ולתינוקות. מדידה זו היא המדויקת ביותר, לכן היא משמשת לעיתים גם למדידת חומם של מבוגרים במצב בו דיוק המדידה חשוב מאוד. גם כאשר האדם מחוסר הכרה ויש למדוד לו חום (במצב של היפותרמיה – תת-חום, למשל, לא ניתן למדוד חום בפה ומודדים חום בפי הטבעת).
מדידת חום בבית השחי: קצה המדחום מוצמד לעור בנקודה הגבוהה ביותר בבית השחי, והזרוע מוצמדת לגוף כך שהמדחום "נאטם". מדידה זו פחות מדויקת, היא נמוכה בממוצע בחצי מעלת צלזיוס ממדידה רקטלית. יתרונה בכך שהיא אינה מסבה אי נוחות.
מדידת חום בפה: המדחום ממוקם מתחת ללשון והפה מושאר סגור עד לגמר המדידה. שיטה זו אינה מדויקת אך מקובלת בבתי החולים. שיטה זו אינה יעילה זמן קצר אחרי אכילה או שתייה של מזון חם או קר, שכן זה משנה את טמפרטורת חלל הפה.

צמד תרמי

מדחום אלקטרוני

ערך מורחב – צמד תרמי

מדחום מתקדם יותר מבוסס על צמד תרמי, שהוא בעצם התקן חשמלי. התקן חשמלי זה, שיש בו דמיון לדיודה חשמלית, מבוסס על מגע בין שתי מתכות בעלות פונקציית עבודה שונה. בהתקן כזה נבנה מתח פנימי התלוי בטמפרטורה. המתח אמנם מאוד נמוך, אך האלקטרוניקה המודרנית מספקת פתרונות סבירים להגברתו, והמרתו לספרות קריאות. לצמד התרמי יתרון של טווח מאוד רחב של טמפרטורות, אך הצורך בהגברה מוביל לאי-דיוק (או עלות גבוהה לצורך קבלת דיוק טוב).

מד טמפרטורה תת-אדום

מד טמפרטורה יותר מורכב טכנולוגית, שנועד למדידת חום מהירה, מיישם חישת חום על בסיס קרינת תת-אדום (אינפרא-אדום). הוא מבוסס על תופעת קרינת גוף שחור, שהתגלתה בראשית חקר הפיזיקה הקוונטית. בטווח הטמפרטורות שבו אנו חיים, כל גוף קורן בתחום התת-אדום בהתפלגות טמפרטורה אופיינית שלו.^{[דרושה הבהרה]} גלאי תת-אדום מודד את הקרינה ובהתאם להתפלגות מוערכת הטמפרטורה. דיוק המכשור מושפע ממרחק המדידה.^[12]

שיטת מדידה אחת מתבססת על מדידה דרך האוזן ובשיטה אחרת המדידה מתבצעת על גבי המצח. כן קיימים פתרונות לאומדן חום באמצעות מצלמה תרמית. הפתרונות אמנם יקרים, אך מקלים את פעולת מדידת החום הן מבחינת זמן התגובה והן מבחינת קלות התפעול. כך למשל ניתן למדוד טמפרטורה לתינוקות ולילדים אשר אינם תמיד משתפים פעולה, או למדוד מספר רב של אנשים בלי לחטא שוב ושוב את המכשיר.

מד טמפרטורה גביש נוזלי

המד טמפרטורה מבוסס גביש נוזלי המשנה את צבעו כתלות בטמפרטורה. יתרונו בכך שהוא דורש הצמדה בלבד (למשל למצח), הוא אינו גורם אי נוחות, וצבעוניותו הופכת אותו לחביב על ילדים. מדחום זה אינו מדויק מאוד, אך דיוקו משתפר ככל שהצמדתו לגוף טובה יותר.

סקאלות למדידת הטמפרטורה

על הסקאלות השונות למדידת הטמפרטורה ראו יחידות מידה לטמפרטורה.

ראו גם

מדחום כספית

קישורים חיצוניים

כל מה שרצית לדעת על חום באתר קידספדיה
איתי גל, כספית, דיגיטלי או אוזני: איזה מד חום עדיף?, באתר ynet, 24 באוגוסט 2006
מאיר ברק, איך מודדים טמפ' ובעזרת מה; מהם סוגי המדחומים השונים?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 1 ספטמבר 2009
דן יודילביץ, איך מודדים חום?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 21 ביוני 2020
מדחום, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
מדי חום, דף שער בספרייה הלאומית

הערות שוליים

^ מַדְחֹם, באתר האקדמיה ללשון העברית
^ ¹ ² R.P. Benedict (1984) Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements, 3rd ed, ISBN 0-471-89383-8 page 4
^ ראובן סיוון, 'ראשית הרחבת הלשון בימינו', לשוננו לעם לג, א (תשמ"ב), 15
^ T.D. McGee (1988) Principles and Methods of Temperature Measurement ISBN 0-471-62767-4
^ R.S. Doak (2005) Galileo: astronomer and physicist ISBN 0-7565-0813-4 p36
^ Bigotti, Fabrizio (2018). "The Weight of the Air: Santorio's Thermometers and the Early History of Medical Quantification Reconsidered". Journal of Early Modern Studies. 7 (1): 73–103. doi:10.5840/jems2018714. ISSN 2285-6382. PMC 6407691. PMID 30854347.
^ Adler, Jacob (1997). "J. S. Delmedigo and the Liquid-in-Glass Thermometer". Annals of Science. 54: 293–299. doi:10.1080/00033799700200221.
^ Tan, S. Y.; Hu, M (2004). "Medicine in Stamps: Hermann Boerhaave (1668 - 1738): 18th Century Teacher Extraordinaire" (PDF). Singapore Medical Journal. Vol. 45, no. 1. pp. 3–5.
^ Sir Thomas Clifford Allbutt, Encyclopædia Britannica
^ Exergen Corporation. Exergen.com. Retrieved on 2011-03-30.
^ Patents By Inventor Francesco Pompei :: Justia Patents. Patents.justia.com. Retrieved on 2011-03-30.
^ מדידת חום ללא מגע, אתר מדע גדול, בקטנה, 17 בפברואר 2020

[1] מַדְחֹם, באתר האקדמיה ללשון העברית

[page4-2] ¹ ² R.P. Benedict (1984) Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements, 3rd ed, ISBN 0-471-89383-8 page 4

[3] ראובן סיוון, 'ראשית הרחבת הלשון בימינו', לשוננו לעם לג, א (תשמ"ב), 15

[4] T.D. McGee (1988) Principles and Methods of Temperature Measurement ISBN 0-471-62767-4

[Doak-5] R.S. Doak (2005) Galileo: astronomer and physicist ISBN 0-7565-0813-4 p36

[:0-6] Bigotti, Fabrizio (2018). "The Weight of the Air: Santorio's Thermometers and the Early History of Medical Quantification Reconsidered". Journal of Early Modern Studies. 7 (1): 73–103. doi:10.5840/jems2018714. ISSN 2285-6382. PMC 6407691. PMID 30854347.

[7] Adler, Jacob (1997). "J. S. Delmedigo and the Liquid-in-Glass Thermometer". Annals of Science. 54: 293–299. doi:10.1080/00033799700200221.

[8] Tan, S. Y.; Hu, M (2004). "Medicine in Stamps: Hermann Boerhaave (1668 - 1738): 18th Century Teacher Extraordinaire" (PDF). Singapore Medical Journal. Vol. 45, no. 1. pp. 3–5.

[Allbutt-9] Sir Thomas Clifford Allbutt, Encyclopædia Britannica

[10] Exergen Corporation. Exergen.com. Retrieved on 2011-03-30.

[11] Patents By Inventor Francesco Pompei :: Justia Patents. Patents.justia.com. Retrieved on 2011-03-30.

[12] מדידת חום ללא מגע, אתר מדע גדול, בקטנה, 17 בפברואר 2020

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

מיזמי קרן ויקימדיה
ערך מילוני בוויקימילון: מד חום
ערך מילוני בוויקימילון: מדחם
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: מד טמפרטורה