Ölçü aleti, fiziksel nicelik ölçmeye yarayan bir cihazdır. Fiziksel bilimler, kalite güvencesi ve mühendislikte kullanılan ölçme; gerçek şeylerin ve olayların, fiziksel niceliklerini elde etme ve kıyaslama etkinliğidir. Yerleşik standart nesneler ve olaylar ölçü birimleri olarak kullanılır ve ölçme işlemi; üzerinde çalışılan unsur ve bununla ilişkili ölçü birimi hakkında bir sayı verir. Ölçü aracının kullanımını tanımlayan araçlar ve formel test yöntemleri, elde edilen sayıların arasındaki ilişkilerin vasıtalarıdır.
Bilim insanları, mühendisler ve diğerleri, ölçümlerini yapabilmek için çok çeşitlilikte aletlere ihtiyaç duyarlar. Bu aletler; cetvel ve kronometre gibi basit cisimlerden, elektron mikroskobu ve parçacık hızlandırıcı gibi karmaşık cihazlara kadar değişkenlik gösterir. Sanal cihazlar, çağdaş ölçü araçlarının geliştirilmesinde geniş ölçüde kullanılır.
Güneş saati, geçmiş çağlarda sık kullanılan bir zaman ölçme aletiydi. Günümüzde genel olarak kullanılan ölçme aletleri saat ve kol saatidir. Yüksek hassasiyet düzeyinde zaman ölçümleri için atom saati kullanılır.
Gaz sayacı, kullanılan gazın hacmini kaydederek dolaylı yoldan ölçer. Ölçümden elde edilen değer, gazın enerji değeriyle çarpılarak harcanan enerjiye çevrilebilir.
Elektriksel yükle ilgili değerlendirmeler; elektrik ve elektroniğe hükmeder. Elektriksel yük, elektromanyetik alan vasıtasıyla birbirleriyle etkileşime girer. Eğer yük hareket etmiyorsa, o alana elektriksel alan denir. Yükler hareket ederek, özellikle elektriksel olarak nötr iletkende elektrik akımı oluşturuyorsa, o alana manyetik alan denir. Elektriğe nitelik (potansiyel) verilebilir ve elektriksel yük, elektriğin maddemsi özelliğidir. Temel elektrodinamikte enerji (veya güç); potansiyelin, o potansiyeldeki elektriksel yük (veya akım) miktarıyla çarpılması ile hesaplanır: potansiyel x yük (veya akım). (Bakınız: Klasik elektromanyetizma ve Elektromanyetizmanın eşdeğişim formülasyonu)
Net elektriksel yükü saptamaya yarayan bir elektroskop.
Multimetre (veya elektriksel ölçü aleti), asgari olarak: ampermetre, voltmetre ve direnç ölçer fonksiyonlarını bir araya getirir.
LCR ölçer, direnç ölçer, kapasimetre ve indüktans ölçer fonksiyonlarını bir araya getirir. Ölçme yönteminin köprü devresi olması nedeniyle bileşen köprü olarak da bilinir.
Kimyada tanıtılan ve genellikle dolaylı yolla ölçülen fiziksel nicelik. Eğer maddenin türü ve kütlesi biliniyorsa; atom kütlesi veya molekül kütlesi (periyodik tablodan bakılır, kütle spektrometresi ile kütle ölçülür), maddenin miktarını birim olarak doğrudan verir. Belli başlı molar değerler verilmişse, bahsi geçen maddenin miktarı hacim, kütle veya yoğunluk ölçerek bulunabilir. Ayrıca bakınız: molar kütle.
Pirometre prensibi: ışığın tayfsal şiddetinin sıcaklığa bağımlılığı (Planck yasası), örneğin: ışığın rengi, kaynağının sıcaklığına bağlıdır, −50 °C ila +4000 °C olabilir.
Not: ısıl kondüksiyon yerine ısıl radyasyonun ölçümü veya ısıl taşınım; hiçbir fiziksel temasın, sıcaklık ölçümünde (pirometri) gerekli olmadığı anlamına gelir.
Not2: ısıl uzay görüntüleri termografiyle elde edilir.
Direnç termometresi prensibi: fizik ve sanayide uygulandığı şekliyle; sıcaklık ve metallerin elektriksel direnci arasındaki ilişki 10 ila 1000 kelvindir.
Sıcaklık ölçüm aygıtı olmayan aktif bir kalorimetre.
Buna; ısıl kütle veya enerjinin ısıl katsayısı, tepkime enerjisi, ısı aktarımı dahildir. Kimyasal tepkimeler gibi nedenlerle ortaya çıkan enerjinin entropi tarafından taşınmasını ölçen kalorimetreler, pasif kalorimetre olarak adlandırılır. Ölçülecek numuneyi belli miktarda entropiyle dolduran, numuneyi ısıtan kalorimetrelere ise aktif kalorimetre denir.
Sabit sıcaklık kalorimetresi, faz değişimi kalorimetresidir; örneğin buz kalorimetresi veya faz değişimini gözlemleyen diğer herhangi bir kalorimetre veya sıcaklık ölçümü için ayarlı faz değişimini kullanan bir kalorimetre.
Entropi; enerji ve sıcaklık ölçümüyle dolaylı olarak bulunabilir.
Entropi aktarımı
Faz değişimi kalorimetresinin enerji değerinin, mutlak sıcaklığa bölünmesiyle değiştirilen entropi miktarı elde edilir. Faz değişimi entropi oluşturmaz, bu yüzden entropi ölçümüne uygundur. Bu şekilde entropi üretmeden, belirli sıcaklıklardaki enerji ölçümleri işlenerek dolaylı yoldan entropi değerleri bulunur.
Numunenin sıcaklığı neredeyse mutlak sıfıra düşecek kadar soğutulur, örneğin numuneyi sıvı helyuma daldırarak. Mutlak sıfırda herhangi bir maddenin entropisi olmadığı varsayılır (bakınız: Termodinamik üçüncü kanunu). Sonrasında, soğutulmuş maddeyi entropiyle doldurarak istenilen sıcaklığa getirmek için iki aktif kalorimetre çeşidi kullanılır:
Isıl olmayan taşıyıcılardan enerji aktaran işlemler entropi üretir (örneğin: Count Rumford tarafından bulunan mekanik/elektriksel sürtünme). Ya üretilen entropi ya da ısı ölçülür veya ısıl olmayan taşıyıcının aktarılmış enerjisi ölçülebilir.
Kalorimetre
Er ya da geç ısıya ve ortam sıcaklığına dönüşecek işi ölçen herhangi bir aygıt.
Enerji kaybetmeden sıcaklığını düşüren entropi, entropi üretir (örneğin: izole bir çubukta kondüksiyon: ısıl sürtünme oluşturur).
Sıcaklık değişimi ve ısıyla taşınan enerji ile ilgili orantısal bir etmendir. Eğer madde gaz ise, bu katsayı kayda değer bir şekilde sabit hacim veya sabit basınçta ölçülmeye bağımlıdır.
Bu kavram, sıvıların ve kristal gibi sıkıştırılmış katıların parçacık yoğunluğu hakkında bilgi verir. Yığın yoğunluğu ise tanecikli ve gözenekli katıların yoğunluğu hakkında bilgi verir.
Maddenin reaktandan ürüne dönüşüm yapması, maddenin hâlleri arasında değişim, kimyasal tepkimeler veya çekirdek tepkimeleri veya membran yoluyla difüzyon gibi faz konversiyonlarında toplam enerji dengesi vardır. Özellikle sabit basınç ve sabit sıcaklıkta molar enerji dengesi; madde potansiyeli veya kimyasal potansiyel veya molar Gibbs serbest enerjisini tanımlar ve bu şekilde kapalı sistemde işlemin gerçekleşip gerçekleşmeyeceği bilgisini verir.
Entropiyi dahil eden enerji dengesinin iki kısmı vardır: maddenin değişmiş entropi içeriğinin nedeni olan denge ve tepkimenin kendisi tarafından salınan veya alınan enerjinin nedeni olan diğeri, yani Gibbs serbest enerjisi değişimi. Tepkime enerjisinin toplamına ve entropi içeriğinin değişiminden sorumlu enerjiye entalpi de denir. Genellikle tüm entalpi entropi tarafından taşınır ve bu şekilde kalorimetre vasıtasıyla ölçülebilir.
Kimyasal tepkimelerdeki standart durumlar için ya molar entropi içeriği ya da molar Gibbs enerjisi ile belirlenmiş bir sıfır noktası çizelgelenir. Ayrıca molar entropi içeriği ve molar entalpi de aynı işlemde kullanılabilir. (Bakınız: oluşumun standart entalpi değişimi, standart molar entropi)
İyonlaştırıcı radyasyona ışın parçacıkları ve ışın dalgaları dahildir. Özellikle X ışını ve gama ışını, çarpışma süreciyle bir atomdan elektron koparmak içinyeterli miktarda (ısıl olmayan) enerji aktarır.
Buna kimyasal madde, herhangi bir çeşit ışın, temel parçacık, yalancı parçacık (veya kuazi parçacık]] dahildir. Bu başlığın dışındaki pek çok ölçü aygıtı; kimliklendirme işleminde kullanılabilir veya en azından bu işlemin bir parçası olabilirler.
Tomografi, geometrik nesnenin iç yapısının temsili 2 veya 3 boyutlu görüntü oluşturabilmek için, o nesnenin üzerinde uygulanan yıkımsal olmayan çoklu ölçüm analizi aygıtı ve yöntemidir.
Teleskop ve deniz navigasyon araçları gibi bâzı araçların, yüzyıllardır askerî uygulamaları olmuştur. Öte yandan; askerî etkinliklerdeki ölçü araçlarının rolü, 19. yüzyılın ortalarından başlayarak uygulamalı bilim vasıtasıyla gelişen teknolojiyle birlikte katlanarak artmıştır. Askerî ölçü araçları, bu maddede tanımlanan navigasyon, astronomi, optik, görüntüleme ve hareketli cisim kinetiği gibi pek çok araç kategorisinde ilerleme kaydetmiştir. Askerî araçlar genel olarak; uzağı görme, karanlıkta görme, bir cismin coğrafî konumunu belirleme ve hareketli bir cismin yolunu ve doğrultusunu bilmek ve kontrol etmek gibi konularda yoğunlaşmıştır. Bu araçların ön plâna çıktığı özellikleri arasında kullanılabilirlik, hız, güvenilirlik ve doğruluk ve kesinliktir.
Kategorisiz, özelleşmiş veya genelleşmiş uygulamalar
Aktograf, deneysel bir odadaki hayvan etkinliklerini ölçer ve kaydeder.
Ağırlık kontrol makinesi, taşıyıcı bant üzerindeki eşyaların ağırlığını ölçer; az veya fazla ağırlığı olanları reddeder.
Densitometre, işlenmiş fotoğraf filmi veya transparan madde içinden geçiş yapan veya yansıtıcı bir maddeden yansıyan ışığı ölçer.
