Da li beskontaktni toplomjeri zrače

13.10.2020

S obzirom da živimo u civilizovanom društvu koje karakteriše izrazita zavisnost od nauke i tehnologije, i s obzirom da je u većini zemalja svijeta osnovno školovanje obavezno i svima dostupno, očekivalo bi se i da znatan broj ljudi razumije tu nauku i tehnologiju koje su nas uvele u moderno doba. Naprotiv. Mnogi loši đaci, koji su pola časova iz fizike, hemije i biologije prespavali, a sa druge polovine pobjegli, danas su glavni zagovornici raznih teorija zavjera (antivakseri, antimaskeri, ravnozemljaši...), koje bi se u sudaru s osnovnim znanjem iz ovih oblasti raspršili kao kemtrejlsi na vjetru (hehe). Neki od njih su zabavni i uglavnom bezopasni (kao ravnozemljaši npr.), ali drugi mogu ozbiljno ugroziti javno zdravlje (antivakseri, antimaskeri, nadriljekari) i njima treba ozbiljnom akcijom stati na put.

Jedan od načina da se njihovo djelovanje smanji jeste obezbjeđivanje jednostavnih naučnih informacija koje će prosječnom korisniku interneta olakšati razumjevanje svijeta koji ga okružuje, jer što više razumijemo pojave oko sebe, manje ih se plašimo, bolje procijenjujemo rizike i pametnije se ponašamo. Ovaj tekst je jedan od niza namjenjenih takvom prosvjećivanju i u njemu ćemo na jednostavan način spojiti fiziku, hemiju i biologiju da bismo shvatili jednu fizičku pojavu s kojom se svakodnevno susrećemo, a to je toplota.

Otkad su djeca krenula u školu i otkad im se na ulazu mjeri temperatura beskontaktnim termometrom (tzv. toplomjerom) od više prijatelja koji rade u školstvu sam čuo da ima roditelja koji traže da se djeci temperatura ne mjeri sa kože čela jer „toplomjer ispaljuje neke zrake koji mogu oštetiti mozak djeteta“! Ova tvrdnja je potpuno suluda, a vidjećemo i zašto. Ali, idemo korak po korak, prvo da vidimo šta je uopšte toplota. Šta je fizička osnova te pojave koja čini da neke stvari percipiramo kao vruće, a druge kao hladne?

Sva materija koju oko sebe vidimo i možemo da dodirnemo sastoji se od atoma i molekula. Ove sićušne čestice nikad sasvim ne miruju, u neprekidnom su pokretu. Atomi i molekuli tečnosti i gasova se slobodno kreću i miješaju, dok su atomi i molekuli čvrstih supstanci vezani za jedno mjesto i njihovo kretanje se svodi na vibriranje (vidi slike ispod teksta, 1 –čvrsta materija, 2 –tečnost, 3 - gas). Upravo ta kinetička energija (energija kretanja) ovih čestica predstavlja toplotu. Što je neka supstanca toplija, tj što je njena temperatura viša, to znači da se njeni molekuli i atomi brže kreću, ako je riječ o tečnosti ili gasu, odnosno brže vibriraju, ako je riječ o čvrstoj materiji.

Ova toplotna energija se može prenositi sa tijela na tijelo. Kad promiješate med u vrućem čaju metalnom kašičicom i ostavite je u šolji par minuta, osjetićete, kad je ponovo uzmete, da je vruća. To znači da su molekuli vode iz čaja, sudarajući se sa atomima metala iz kašičice, ovima predali dio svoje energije, što je dovelo do toga da oni jače vibriraju, tj da se kašičica zagrije. Ova pojava direktnog prenosa toplote između tečnosti ili gasa i čvrstog tijela naziva se konvekcija. Ona je odgovorna za onaj prijatni osjećaj rashlađenja koji osjetimo kad tokom vrućeg ljetnjeg dana dune povjetarac, samo što se u ovom slučaju toplota prenosi sa čvrste materije (naša koža) na gasovitu supstancu (vazduh).

Kad uzmemo kašičicu iz čaja i zadržimo je nekoliko trenutaka među prstima, primjetićemo da su nam se vrhovi prstiju zagrijali. Došlo je do direktnog prenosa toplotne energije između atoma kašičice i organskih molekula koji čine našu kožu. Ova pojava prenosa toplote direktnim kontaktom dva čvrsta tijela naziva se kondukcija.

Treći način prenosa toplotne energije je radijacija, odnosno toplotno zračenje. Toplotno zračenje čine elektromagnetni zraci iz infracrvenog dijela spektra. To su elektromagnetni talasi nešto veće talasne dužine i manje energije od vidljive svjetlosti. Naše oči ih ne mogu vidjeti, ali ih naši toplotni receptori u koži odlično registruju, sjetite se samo kako vas ljeti peče sunce kad ste mu direktno izloženi (oko polovine Sunčeve radijacije koja stiže na Zemlju nalazi se u infracrvenom spektru).

Svako tijelo koje ima temperaturu višu od apsolutne nule emituje infracrvene (toplotne) zrake. Što je temperatura tijela viša, energija i intenzitet ovog zračenja su veći.

Upravo na tome se bazira funkcionisanje beskontaktnih termometara. Senzor termometra apsorbuje infracrveno zračenje koje emituje naša koža i na osnovu njegovog intenziteta proračunava našu tjelesnu temperaturu. Dakle, sam termometar ne emituje nikakvo zračenje koje bi moglo da nam prodre u lobanju i ošteti mozak, on je samo pasivni prijemnik zračenja koje mi emitujemo. Koža čela je odlično mjesto za mjerenje tjelesne temperature jer je koža glave odlično prokrvljena pa joj je zbog toga temperatura slična unutrašnjoj tjelesnoj temperaturi, dok temperatura kože na perifernim djelovima tijela koji su slabije prokrvljeni (naročito prsti šaka i stopala) može biti i za nekoliko stepeni niža.

Kao što vidimo, čak i malo elementarnog znanja iz prirodnih nauka može nam pomoći da izbjegnemo mnoge zamke slobode govora na internetu, odnosno svakojakih lupetanja nabijeđenih spodoba. Nauka je svuda oko nas, ona je lijepa i spasonosna!

---