Шкалы температур: Шкала температуры. Шкала Цельсия, Фаренгейта, Кельвина, Реомюра

Содержание

Шкала температуры. Шкала Цельсия, Фаренгейта, Кельвина, Реомюра

История

Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества — теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково — градусами.

Из того, что температура — это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (т.е. в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

Шкала Кельвина

В термодинамике используется шкала Кельвина, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела), а один кельвин равен 1/273.

16 расстояния от абсолютного нуля до тройной точки воды (состояния, при котором лёд, вода и водяной пар находятся в равновесии). Для пересчета кельвинов в энергетические единицы служит постоянная Больцмана. Используются также производные единицы: килокельвин, мегакельвин, милликельвин и т.д.

Шкала Цельсия

В быту используется шкала Цельсия, в которой за 0 принимают точку замерзания воды, а за 100° точку кипения воды при атмосферном давлении. Поскольку температура замерзания и кипения воды недостаточно хорошо определена, в настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: градус Цельсия равен кельвину, абсолютный ноль принимается за −273,15 °C. Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия — особая точка для метеорологии, поскольку замерзание атмосферной воды существенно всё меняет.

Шкала Фаренгейта

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. В этой шкале на 100 градусов раздёлен интервал от температуры самой холодной зимы в городе, где жил Фаренгейт, до температуры человеческого тела. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F — 32), то есть изменение температуры на 1 °F соответствует изменению на 5/9 °С. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724.

Шкала Реомюра

Предложенна в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица — градус Реомюра (°R), 1 °R равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками — температурой таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R)

1 °R = 1,25 °C.

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

 

Пересчёт температуры между основными шкалами

 

Кельвин

Цельсий

Фаренгейт

Кельвин (K)

= K

= С + 273,15

= (F + 459,67) / 1,8

Цельсий (°C)

= K − 273,15

= C

= (F − 32) / 1,8

Фаренгейт (°F)

= K · 1,8 − 459,67

= C · 1,8 + 32

= F

 Сравнение температурных шкал

Описание

Кельвин Цельсий

Фаренгейт

Ньютон Реомюр

Абсолютный ноль

0

−273. 15

−459.67

−90.14

−218.52

Температура таяния смеси Фаренгейта (соли и льда в равных количествах)

255.37

−17.78

0

−5.87

−14.22

Температура замерзания воды (нормальные условия)

273.15

0

32

0

0

Средняя температура человеческого тела¹

310.0

36.8

98.2

12. 21

29.6

Температура кипения воды (нормальные условия)

373.15

100

212

33

80

Температура поверхности Солнца

5800

5526

9980

1823

4421

¹ Нормальная температура человеческого тела — 36.6 °C ±0.7 °C, или 98.2 °F ±1.3 °F. Приводимое обычно значение 98.6 °F — это точное преобразование в шкалу Фаренгейта принятого в Германии в XIX веке значения 37 °C. Поскольку это значение не входит в диапазон нормальной температуры по современным представлениям, можно говорить, что оно содержит избыточную (неверную) точность. Некоторые значения в этой таблице были округлены.

Сопоставление шкал Фаренгейта и Цельсия

(oF — шкала Фаренгейта, oC — шкала Цельсия)

 

oF

oC

 

oF

oC

 

oF

oC

 

oF

oC

-459. 67
-450
-400
-350
-300
-250
-200
-190
-180
-170
-160
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65

-273.15
-267.8
-240.0
-212.2
-184.4

-156.7
-128.9
-123.3
-117.8
-112.2
-106.7
-101.1
-95.6
-90.0
-84.4
-78.9
-73.3
-70.6
-67.8
-65.0
-62.2
-59.4
-56.7
-53.9

 

-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5

-51.1
-48.3
-45.6
-42.8
-40.0
-37.2
-34.4
-31.7
-28.9
-28.3
-27.8
-27.2
-26.7
-26.1
-25.6
-25.0
-24.4
-23.9
-23.3
-22.8
-22.2
-21.7
-21.1
-20.

6

 

-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

-20.0
-19.4
-18.9
-18.3
-17.8
-17.2
-16.7
-16.1
-15.6
-15.0
-14.4
-13.9
-13.3
-12.8
-12.2
-11.7
-11.1
-10.6
-10.0
-9.4
-8.9
-8.3
-7.8
-7.2

 

20
21
22
23
24
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
125
150
200

-6.7
-6.1
-5.6
-5.0
-4.4
-3.9
-1.1
1.7
4.4
7.2
10.0
12.8
15.6
18.3
21.1
23.9
26.7
29.4
32.2
35.0
37.8
51.7
65.6
93. 3

Для перевода градусов цельсия в кельвины необходимо пользоваться формулой T=t+T0 где T- температура в кельвинах, t- температура в градусах цельсия, T0=273.15 кельвина. По размеру градус Цельсия равен Кельвину.

 

Шкалы температур

Материал данной статьи дает представление о таком важном понятии как температура. Дадим определение, рассмотрим принцип изменения температуры и схему построения температурных шкал.

Что такое температура

Определение 1

Температура – это скалярная физическая величина, описывающая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы тел.

Понятие температуры также применяют в качестве физической величины, определяющей степень нагретости тела, однако лишь такой трактовки для понимания смысла термина недостаточно. Все физические понятия находятся в связи с определенными фундаментальными законами и наделяются смыслом только в соответствии с этими законами. В данном случае термин температура связан с понятием теплового равновесия и с законом макроскопической необратимости.

Изменение температуры

Явление термодинамического равновесия тел, составляющих систему, говорит о наличии одинаковой температуры этих тел. Произвести замер температуры можно лишь косвенно, взяв за основу зависимость от температуры таких физических свойств тел, которые можно измерить непосредственно.

Определение 2

Вещества или тела, применяемые для получения значения температуры, называют термометрическими.

Допустим, два теплоизолированных тела приведены в тепловой контакт. Одно тело передаст другому поток энергии: запустится процесс теплопередачи. При этом тело, отдающее тепло, обладает соответственно большей температурой, чем тело, «принимающее» поток тепла. Очевидно, что через некоторое время процесс теплопередачи остановится и наступит тепловое равновесие: предполагается, что температуры тел выравниваются относительно друга, их значения будут находиться где-то в интервале между исходными значениями температур. Таким образом, температура служит некоторой меткой теплового равновесия. Получается, что любая величина t, удовлетворяющая требованиям:

  1. t1>t2, когда происходит теплопередача от первого тела ко второму;
  2. t1’=t2’=t, t1>t>t2, при установлении теплового равновесия может приниматься за температуру.

Также отметим, что тепловое равновесие тел подчинено закону транзитивности.

Определение 3

Закон транзитивности: когда два тела находятся в равновесии с третьим, то и между собой они пребывают в тепловом равновесии.

Важной чертой указанного определения температуры является его неоднозначность. Выбрав по-разному величины, отвечающие установленным требованиям (что отразится на способах измерения температуры), возможно получить несовпадающие шкалы температур.

Определение 4

Температурная шкала – это способ деления на части интервала температуры.

Разберем пример.

Пример 1

Общеизвестным устройством для измерения температуры является термометр. Для рассмотрения возьмем термометры различного устройства. Первый представлен ртутным столбиком в капилляре термометра, и значение температуры здесь определяется длиной этого столбика, отвечающей условиям 1 и 2, указанным выше.

И еще один способ измерить температуру: используя термопару – электрическую цепь с гальванометром и двумя спаями разнородных металлов (рисунок 1).

Рисунок 1

Один спай находится в среде с фиксированной температурой (в нашем примере это тающий лед), другой – в среде, температуру которой необходимо определить. Здесь признаком температуры является ЭДС термопары.

Указанные способы измерения температуры не дадут одинаковых результатов. И для перехода одной температуры к другой следует построить градуировочную кривую, которая установит зависимость ЭДС термопары от длины ртутного столбика. В этом случае равномерная шкала ртутного термометра преобразуется в неравномерную шкалу термопары (или наоборот). Равномерные шкалы измерения температур ртутного термометра и термопары создают две абсолютно различные температурные шкалы, на которых тело в одном и том же состоянии будет иметь различные температуры. Также возможно рассмотреть одинаковые по устройству термометры, но имеющие разные «термические тела» (к примеру, ртуть и спирт): мы не будем наблюдать совпадения температурных шкал и в этом случае. График зависимости длины ртутного столбика от длины спиртового столбика не будет линейным.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что понятие температуры, базирующееся на законах теплового равновесия, неоднозначно. Подобная температура является эмпирической, зависит от способа измерения. За «нуль» шкалы эмпирической температуры принимается произвольная точка. Согласно определению эмпирической температуры, физический смысл несет лишь разность температур или ее изменение. Любая эмпирическая температурная шкала приводится в вид термодинамической температурной шкалы при использовании поправок, которые учтут характер связи термометрического свойства с термодинамической температурой.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Температурные шкалы

Для того, чтобы построить температурную шкалу для измерения, двум числовым значениям температуры присваивают две фиксированные реперные точки. После этого разность числовых значений, присвоенных реперным точкам, делится на выбранное произвольным образом необходимое количество частей, получая в результате единицу измерения температуры.

За исходные значения, используемые в качестве начала отсчета и единицы измерения, принимают температуры перехода химически чистых веществ из одного агрегатного состояния в другое, к примеру, температуру плавления льда t0 и кипения воды tk при нормальном атмосферном давлении (Па≈105 Па). Величины t0 и tk имеют разные значения в различных видах шкал измерения температуры:

  • Согласно шкале Цельсия (стоградусная шкала): температура кипения воды tk=100 °C, температура плавления льда t0 =0 °С. В шкале Цельсия температура тройной точки воды равна 0,01 °С при давлении 0,06 атм.
Определение 5

Тройная точка воды — такие температура и давление, при которых могут существовать в равновесии одновременно все три агрегатных состояния воды: жидкое, твердое (лед) и пар.

  • Согласно шкале Фаренгейта: температура кипения воды tk=212 °F; температура плавления льда t0 =32 °С.

Разница температур, выраженных в градусах по шкале Цельсия и шкале Фаренгейта, нивелируется согласно следующему выражению:

t °C100=t °F-32180 или t °F=1,8 °C+32.

Ноль на этой шкале определен как температура замерзания смеси воды, нашатыря и соли, взятых в пропорции 1:1:1.

  • Согласно шкале Кельвина: температура кипения воды tk=373 К; температура плавления льда t0=273 К. Здесь температура отсчитывается от абсолютного нуля (t=273,15 °С) и ее называют термодинамической или абсолютной температурой. Т=0 К – такому значению температурысоответствует абсолютное отсутствие тепловых колебаний.

Значения температур по шкале Цельсия и по шкале Кельвина связаны между собой согласно следующему выражению:

T (K)=t °C+273,15 °C.

  • Согласно шкале Реомюра: температура кипения воды tk=80 °R; температура плавления льда t0=0 °R. В термометре Реомюра использовался спирт; на данный момент шкала почти не используется.

Температуры, выраженные в градусах Цельсия и градусах по Реомюру, связаны так:

1 °C=0,8 °R.

  • Согласно шкале Ранкина: температура кипения воды tk=671, 67 °Ra; температура плавления льда t0 =491,67 °Ra. Начало шкалы соответствует абсолютному нулю. Количество градусов между реперными точками замерзания и кипения воды в шкале Ранкина идентично шкале Фаренгейта и равно 180.

Температуры по Кельвину и Ранкину связаны выражением:

°Ra=°F+459,67.

Градусы по Фаренгейту возможно перевести в градусы по Ранкину согласно формуле:

°Ra=°F+459,67.

Наиболее применима в быту и технических устройствах шкала Цельсия (единица шкалы – градус Цельсия, обозначаемый как °C).

В физике же используют термодинамическую температуру, которая не просто удобна, но и несет глубокую физическую смысловую нагрузку, поскольку определена как средняя кинетическая энергия молекулы. Единица термодинамической температуры — градус Кельвина (до 1968 г.) или сейчас просто Кельвин (К), являющийся одной из основных единиц в СИ. Температура T=0 К называется абсолютным нулем температуры, как уже упоминалось выше.

Вообще современная термометрия опирается на шкалу идеального газа: за термометрическую величину принимают давление. Шкала газового термометра абсолютна (T=0, p=0). При решении практических задач чаще всего приходится применять именно эту шкалу температур.

Пример 2

Принято, что комфортная для человека температура в помещении находится в интервале от +18 °С до +22 °С. Необходимо рассчитать границы интервала температуры комфорта согласно термодинамической шкале.

Решение

Возьмем за основу соотношение T (K)=t °C+273,15 °C.

Произведем расчет нижней и верхней границ температуры комфорта по термодинамической шкале:

T=18+273≈291 (K);T=22+273≈295 (K).

Ответ: границы интервала температуры комфорта по термодинамической шкале находятся в интервале от 291 К до 295 К.

Пример 3

Необходимо определить, при какой температуре показания термометров по шкале Цельсия и по шкале Фаренгейта будут одинаковы.

Решение

Рисунок 2

Возьмем за основу соотношение t°F=1,8t °C+32.

По условию задачи температур равны, тогда возможно составить следующее выражение:

x=1,8x+32.

Определим из полученной записи переменную x:

x=-320,8=-40 °C.

Ответ: при температуре -40 °С (или -40 °F) показания термометров по шкалам Цельсия и Фаренгейта будут одинаковы.

Температурные шкалы — урок. Физика, 8 класс.

Наиболее известные температурные шкалы:

1. Цельсия.

2. Фаренгейта.

3. Кельвина.

 

Наиболее широко используется шкала Цельсия. В этой шкале за 0°C принята температура таяния льда, а 100°C определяет температура кипения воды. Интервал между этими точками разделён на 100 равных частей, величина каждой части равна одному градусу Цельсия ( °C).

 

В США и некоторых других странах используется шкала Фаренгейта, в которой температура таяния льда соответствует 32°F, а температура кипения воды — 212°F. Из этого можно сделать вывод, что один градус Цельсия больше одного градуса Фаренгейта.

 

Обрати внимание!

В шкале Фаренгейта за нуль принята температура таяния смеси льда, нашатырного спирта и поваренной соли (−18°C).

 

Шкалу Кельвина, главным образом, используют учёные. В этой шкале за нулевой уровень принята наименьшая возможная в природе температура −273,15°C, которую называют абсолютным нулём. Один градус Кельвина (К) равен по величине одному градусу Цельсия, из этого можно сделать вывод, что шкала Кельвина такая же, как и шкала Цельсия, только лишь сдвинута на 273,15 градуса вверх.

Обрати внимание!

В шкале Кельвина нет температуры меньше 0.

  

В различных температурных шкалах значения температуры одного и того же процесса могут резко отличаться.

 

Обрати внимание!

Так как в различных температурных шкалах значения температуры различны, то существуют формулы, которые связывают температурные шкалы друг с другом.

  

Формулы, связывающие различные температурные шкалы

Кельвина, T

Цельсия, t°C

Фаренгейта, t°F

Кельвина, \(T\)

T=T

t°C=T−273

t°F=1,8⋅(T−273)+32

Цельсия, t°C

T=t°C+273

t°C=t°C

t°F=1,8⋅t°C+32

Фаренгейта, t°F

T=59(t°F−32)+273

t°C=59(t°F−32)

t°F=t°F

 

Пример:

Если термометр показывает 113° по шкале Фаренгейта, то температура по шкале Цельсия равна t°C=59(t°F−32)=59(113−32)=59⋅81=45°C.   

Онлайн калькулятор: Температурные шкалы

Пришла пора расширить калькулятор Перевод градусов Цельсия в градусы Фаренгейта и сделать мега-калькулятор, который переводит температуру между семью различными шкалами.

Опишем их, для того чтобы развеять мрак невежества.

Шкала Цельсия (Цельсий, Celsius, °C)
Используется в быту, но не везде (вспомним Фаренгейта). 0° — точка замерзания воды, 100° — точка кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Придумана Андерсом Цельсием аж в 1742 году.

Шкала Фаренгейта (Фаренгейт, Fahrenheit, °F)
Используется в быту, но не везде, а в основном в Англии и США. Определение ее такое (из Википедии) — это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при нормальном атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Придумал Габриэль Фаренгейт в 1724 году.

Формула перевода в градусы Цельсия

Шкала Кельвина (Кельвин, Kelvin, K)
В быту как-то не очень. Родилась от желания получить шкалу с абсолютным нулем (отсутствием термодинамической энергии).
Названа в честь Уильяма Томсона. Казалось бы — причем здесь Кельвин. А вот Уильям Томсон был Lord Kelvin, вот так вот.
Определил он абсолютный ноль теоретическим путем и было это -273°C. Ну а за один градус был принят градус Цельсия, что сделало перевод между этими двумя шкалами тривиальным. Случилось это в 1848 году.

А в 1954 году на десятой главной конференции мер и весов (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) решили, что фиксированной точкой шкалы Кельвина будет тройная точка воды, и температура ее будет 273.16K.

Кстати, K пишется без значка градуса с 1968 года после 13 главной конференции, и градус после этой конференции стал 1/273.16 температуры тройной точки воды (ну как бы все равно тот же один градус как у Цельсия получился, только теперь научно).

Шкала Ранкина (Ранкин, Rankine, °Ra)
Абсолютная температурная шкала, тоже самое, что и шкала Кельвина для Цельсия, только для Фаренгейта. То есть размер одного градуса Ранкина совпадает с размером одного градуса Фаренгейта. Была предложена в 1859 году Уильямом Ранкином. Ноль градусов Ранкина это -459.67°F и 0K (ноль градусов Кельвина). Мало что градуируют в абсолютной температурной шкале, и все больше в Кельвинах, конечно. Так англичане (Кельвин) победили шотландцев (Ранкин).

Шкала Делиля (Делиль, Delisle, °De)
Уже давно не используется, но была когда-то. Придумал в 1732 году Жозеф Николя Делиль. Ноль — температура кипения воды, а один градус это минус две трети градуса Цельсия (потому что температура замерзания воды по этой шкале 150°De)
Отсчет положительных значений идет в противоположном направлении таковому у Цельсия
Вообще, это не очень удивительно — у Цельсия все тоже было сначала наоборот, но производители термометров развернули. А до Делиля руки не добрались — быстро как-то эта шкала зачахла.

Формула перевода в градусы Цельсия

Шкала Реомюра (Реомюр, Réaumur, °Ré, °Re)
Предложил Рене Антуан Реомюр в 1730 году. Собственно точка замерзания воды — 0°Re, точка кипения воды 80°Re.
Почему 80 — потому что 80 можно было делить пополам 4 раза, и все время получать целое число. Очень было модно у французов.

Формула перевода в градусы Цельсия

Шкала Рёмера (Рёмер, Rømer, °Rø)
Предложена датчанином Оле Кристенсеном Рёмером в 1701 году. Ноль градусов по этой шкале — температура замерзания рассола. Ох уж эти датчане. Потом правда Оле одумался и назначил 7.5°Rø температуре замерзания воды. Ну а температура кипения воды — 60°Rø.

Отсюда формула

Почему же все эти забавные шкалы (ну, кроме верхних трех, с натяжкой, четырех) отвалились? Потому что французы, когда изобретали метрическую систему, решили что десятки — это то, что нам надо, и приняли судьбоносное решение использовать шкалу Цельсия. Так метрическая система, в лице Цельсия, заборола всех остальных. Ну а Англия, как обычно, решила пойти своим путем (см. Соответствие размеров обуви).

Как пользоваться калькулятором — вводим температуру, которую надо перевести, например, 100 градусов. Далее, если это перевод из Цельсия в Фаренгейты, например, ищем в таблице пересечение строки «Цельсий» со столбцом «Фаренгейт». На пересечении — искомый результат.

Температурные шкалы
Точность вычисления

Знаков после запятой: 2

Файл очень большой, при загрузке и создании может наблюдаться торможение браузера.

Загрузить close

content_copy Ссылка save Сохранить extension Виджет

Какие бывают шкалы температур и чем они отличаются?

Читайте также

Какие бывают праздники?

Какие бывают праздники? Праздник – это день торжества, когда люди отмечают какое-то важное событие, в честь или в память которого он и был установлен. Как правило, он считается выходным, поэтому в этот день никто не работает. Праздники бывают разными. Международные,

Какие бывают ископаемые?

Какие бывают ископаемые? Ископаемыми называется все, что люди добывают из земли. Существует такое понятие, как полезные ископаемые. Ими может стать любая горная порода, но только при одном условии – если она нужна и полезна людям. Почти все такие полезные людям горные

Какие бывают краски?

Какие бывают краски? Любой человек может сразу ответить, что краски бывают разноцветные: красные, синие, зеленые, фиолетовые, – и назвать еще немало цветов, которые составляют красочную палитру. Но давайте посмотрим, как можно ответить на этот вопрос еще и по-другому.Все

Какие бывают утюги?

Какие бывают утюги? Первый электрический утюг появился в 1882 году. Его изобретателем был американский инженер Генри Сили. Он первым догадался вмонтировать в подошву утюга электрическую спираль. Но утюг Сили был неудобен. У него не было никаких регулировочных

Какие бывают ящерицы?

Какие бывают ящерицы? Ящерицы живут по всей Земле, кроме полярных районов. Эти животные любят тепло и солнце, поэтому их чаще всего можно встретить в тропических зонах, хотя некоторые виды ящериц обитают и у нас, в европейской части, на Урале, в Сибири, на Дальнем

Какие бывают зубры?

Какие бывают зубры? В нашей стране зубры теперь водятся только в заповедниках. Их охраняют, поскольку на их мясо и шкуры всегда много охотников, недаром в дикой природе зубры практически совсем исчезли. Все это произошло несмотря на то, что с виду зубры весьма устрашающие

Какие бывают муравьеды?

Какие бывают муравьеды? Название этих животных говорит само за себя. Они питаются белыми муравьями, то есть термитами.Муравьеды – довольно большие животные, один хвост у них в метр длиной, а туловище и того больше – около 2 метров. Весит муравьед тоже немало – около 40

Какие бывают черепахи?

Какие бывают черепахи? Все черепахи — морские, пресноводные и сухопутные — имеют твердый наружный панцирь, чешуйчатую кожу и ороговевший нос. Все они дышат легкими и имеютпанцири, состоящие из двух частей: наружной, или верхней, и нижней. Через отверстия между этими двумя

Какие бывают голуби?

Какие бывают голуби? Голуби встречаются во всех зонах с тропическим и умеренным климатом. Существует более 300 разновидностей этой птицы, но лишь несколько из них водятся в Великобритании. Один из наиболее интересных видов — это почтарь, или почтовый голубь. Если

Какие бывают татуировки

Какие бывают татуировки Деление тату на виды можно провести условно. Четких границ для этого не существует. Нательные рисунки нередко сегодня совмещают несколько значений — любовные и религиозные, охранительные и информативные. Но все же существует несколько типов

Какие бывают иппликаторы?

Какие бывают иппликаторы? Иппликатор – это устройство с большим количеством игл (от нескольких десятков до нескольких тысяч), воздействующих на тело человека. Иппликаторы могут отличаться друг от друга по материалу, размеру, форме, остроте игл и наличию дополнительных

Какие бывают водоемы

Какие бывают водоемы Озеро Озером называется покоящаяся или медленно текущая значительная масса воды в естественной впадине суши, не имеющая непосредственного контакта с морем. Стратификация озер.Стратификация – это образование слоев воды с разной плотностью и

история единицы температуры и температурной шкалы

1878 г. Начало изготовления эталонов метра. Каждый национальный эталон метра был снабжен двумя ртутно-стеклянными термометрами, которые калибровались в МБМВ.  Термометры, по заказу МБМВ были изготовлены парижским мастером Тоннело. Термометры были изготовлены из специального очень стабильного стекла, так, что воспроизводимость их показаний достигала нескольких тысячных долей градуса. Возникла необходимость установить единую международную шкалу температур, по которой термометры могли точно калиброваться. 

1884-87 г. Работа по установлению абсолютной (термодинамической) шкалы, по которой могли калиброваться лучшие ртутные термометры,  проводилась в МБМВ французским ученым Шаппюи. На первом этапе исследований он детально изучил газовый термометр постоянного объема, используя для его заполнения различные газы: водород, азот, диоксид углерода. Погрешность его измерений оценивалась на уровне одной сотой градуса в диапазоне до 100 °С. 

1887 г. Международная конференция по мерам и весам одобрила первую практическую международную шкалу температур – шкалу, реализуемую водородным газовым термометром постоянного объема, названную нормальной водородной шкалой. Шкала была основана на двух реперных точках – точке плавления льда и кипения воды. Решение было ратифицировано Генеральной конференцией по мерам и весам в 1889 г. 

1888-1889 г. Исследования Шаппюи были продолжены, было показано, что газовые термометры постоянного объема более пригодны для создания международных практических эталонов. В исследовании Гриффитса, проводимого в Кью Обсерватории, Великобритания, работа с газовым термометрам проводилась с целью расширения диапазона температур.   В сотрудничестве с Каллендаром, Гиффитс разрабатывал платиновый термометр сопротивления, который был стабильным до 600 °С.  Каллендар и Гиффитс использовали для градуировки платиновых термометров третью точку — точку кипения серы, которую оценили в 444,53 °С. Они предложили МБМВ провести сличения платиновых термометров с газовым термометром Шаппюи. 

1897 г. Сличения были проведены Шапюи в сотрудничестве с Харкером из Кью Обсерватории. В процессе работы была предложена шкала газового термометра постоянного объема, заполненного азотом и работающего в диапазоне до точки кипения серы, которая в их экспериментах получилась равной 444, 70 °С, что довольно близко к результату, полученному Каллендаром и Гриффитсом.  

1899 г. Множество исследований точек затвердевания и кипения проводились в течение последних двух десятилетий девятнадцатого века. Каллендар дал подробный обзор газовой термометрии на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки (БААС) и, показав, что работа с газовым термометром очень сложна, сделал предложение по введению практической температурной шкалы. Он предложил, чтобы платиновый термометр сопротивления был принят в качестве определяющего инструмента шкалы, и чтобы он был откалиброван в точке замерзания воды и при температурах кипения воды и серы. Кроме того, он предложил выбрать конкретную партию платиновой проволоки, из которой изготавливались бы термометры, определяющие шкалу. Он выразил намерение назвать шкалу «Шкала Температур  Британской Ассоциации» и связать ее с «идеальной» температурной шкалой через измерение газовым термометром точки кипения серы.  Пока не ясно, почему британская ассоциация не поддержала это предложение. 

1911г. Physikalish-Technische Reichanstalt (PTR, который позднее стал ПТБ), Берлин, направил циркулярное письмо в МБМВ, Национальную физическую лабораторию (NPL) в  Теддингтоне и в Бюро стандартов (BS, которое в 1934 году стало Национальным бюро  стандартов, NBS, и в 1986 году Национальным институтом стандартов и технологии, NIST), Вашингтон, с предложением, чтобы термодинамическая шкала была принята в качестве международной шкале температур, и чтобы практическая реализация шкалы осуществлялась платиновыми термометрами согласно  предложению Каллендера в 1899 г. Оба института НФЛ и БС согласились, после чего были определены константы платины, и было предложено, что выше верхнего предела (1100 ° C) шкала определялась с помощью оптического пирометра. 

1913 г. На пятой Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ), инициатива ПТБ встретила понимание и поддержку, была принята Резолюция с предложением к директорам трех институтов встретиться с целью формирования соглашения по температурной шкале. Однако планируемая встреча не состоялась, в связи с началом Первой мировой войны. 

1923 г. Ко времени, когда дискуссия по шкале была возобновлена, три национальные лаборатории ввели в действие шкалу платинового термометра сопротивления, охватывающую диапазон от -38 ° C (точка затвердевание ртути) до  444,5 ° С (температура кипения серы), используя квадратичную интерполяционную зависимость. В ходе визита в НФЛ и ПТБ представителя БС, основной принцип международной шкалы был согласован. Шкала должна быть основана на платиновом термометре сопротивления, работающем в диапазоне до 650 ° С, калиброванном при 0 ° С, 100 ° С и температуре кипения серы 444,5 ° C. Между 650 ° C и 1100 ° C шкала определялась с помощью Pt​​-10% Rh / Pt термопары калиброванной в точках затвердевания цинка, сурьмы, серебра и золота и с использованием кубического интерполяционного уравнения. Выше точки золота, 1063 ° C, был предложен оптический пирометр. За этим неофициальным соглашением последовало более широкое обсуждение, в котором принимали участие также МБМВ и представители Лейденского университета. 

1925 г. В 1925 году проект положения о шкале был подготовлен для представления в Международный комитет по мерам и весам (МКМВ) в 1927 г. Диапазон платинового термометра сопротивления был продлен до -193 ° C,  кубическое уравнение для термопары было заменено квадратичным уравнением с калибровочными точками затвердевания сурьмы (630 ° C), серебра (960 ° C), и золота. 

1927 г. 7-я конференция ГКМВ приняла Международную температурную шкалу 1927 года (МТШ-27), которая мало чем отличались от проекта 1925 года. Было запланировано проведение международной конференции по термометрии в 1928 году, на котором вопрос о статусе Международной шкалы температур был бы рассмотрен более детально. Эта конференция, однако, не состоялась. 

1937 г. Международным комитетом по мерам и весам (МКМВ) создан Консультативный комитет по термометрии и калориметрии для консультаций по вопросам, связанным с этими видами измерений. Консультативный комитет по термометрии (ККТ) в значительной степени взял на себя инициативу в вопросах, связанных с развитием международной шкалы температур. 

1948 г. Первый пересмотр МТШ состоялся в 1948 г. В новой версии, единственным изменением ниже 0 ° С было исчезновение экстраполяции ниже точки кислорода, до -190 ° С, т.к. эта экстраполяция считалась не надежной. МПТШ-48 доходила только до -182,97 ° C. Точка стыковки между термометром сопротивления и термопарой изменилась с 660 ° С до точки затвердевания сурьмы, 630,5 ° C, а температура приписанная точке серебра, была немного увеличена, от 960,5 ° C до 960,8 ° C. Также было принято решение отказаться от названия «градусов по стоградусной шкале» для единицы температуры и заменить его на «градус Цельсия».  

1954 г. 10-я конференция ГКМВ наконец приняла предложение, которое Кельвин сделал еще в 1854 году, а именно, что единица термодинамической температуры должна определяется в терминах интервала между абсолютным нулем и одной фиксированной реперной точкой. Реперной точкой была выбрана тройная точка воды, которой было приписано значение термодинамической температуры 273,16 ° К. Предложение о тройной точке воды было сделано еще в 1948 году, но в то время не было еще единой точки зрения относительно того, какое значение должно быть присвоено  абсолютному нулю. Вопрос был окончательно решен ГКМВ только в 1954.

1958 г. МКМВ принял Таблицу давления паров 4He от температуры, предложенную ККТ. Таблица была основана на данных газового термометра, сглаженных магнитным термометром и, ниже 2,2 К, сглаженных термодинамическими расчетами. Она охватывала диапазон от 0,5 К до 5,23 К и стала известна как 1958 4Не шкала, а температуры, измеряемые на ее основе, обозначались T58.  

1961 г. В 1961 году было решено, что НФЛ и ВНИИФТРИ, Москва, проведут сличение платиновых термометров сопротивления калиброванных по четырем наиболее известным шкалам газового термометра. Это были шкалы НФЛ (1961), НБС (1955), ВНИИФТРИ (1954) и Университета штата Пенсильвания ПСУ (1954). Результаты сличений послужили основой низкотемпературной части МПТШ-68. 

Шкалу НБС-55 стоит  особо отметить, так как она является примером того, каким образом так называемая «проволочная шкала» может успешно действовать. НБС-55 является шкалой, основанной на газовой термометрии 1939 года, она первоначально поддерживалась группой из шести термометров сопротивления платины, и была известна как НБС-39. В 1955 году было принято произвольное смещение 10 мК по всей шкале, и название было изменено на НБС-55. Преемники этих шести термометров НБС-39 по-прежнему используются для поддержания версии НБС шкалы МПТШ-68.

1962 г. Вскоре после принятия в 1958 году 4Не шкалы, еще одно предложение было сделано в отношении шкалы давления пара для 3He. Оно было основано на сравнении давления паров 3Не с  4Не выше 0,9 К, и с термодинамическими расчетами ниже 0,9 К. Шкала была принята МКМВ и стала известена как 1962 3Не шкала, температура измеряемая по этой шкале, обозначалась T62.  

1964 г. ККТ принял стандартную функцию W для интерполяции между рядом низкотемпературных реперных точек. ККТ-64 была опубликована в виде таблицы под названием «Временная справочная таблица ССТ-64 W от Т для термометров сопротивления платиновых в диапазоне 12 К до 273,15 К». 

1966 г. Рабочая группа ККТ предложила 1966 Временную Шкалу, с учетом дальнейших результатов газовой термометрии для точки кипения кислорода и тройной точки водорода. 

1968 г. Состоялся второй пересмотр шкалы температур, и он разрешил любопытную ситуацию, когда термодинамические температуры были определены совсем другим способом, чем международные практические температуры. В МПТШ-68, обе единицы температуры, термодинамическая и практическая, были определены как равные 1 / 273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Сама единица была переименована в «кельвин» вместо «градус Кельвина» и обозначена «К» вместо «° К». 

МПТШ-68 состояла из четырех частей: 

(а) от 13,81 K до 273,15 K;

(б) от 0 ° C до 630,74 ° С;

(с) 630,74 ° С до 1064,43 ° C; и

(d) выше 1064,43 ° С.  

В части (а) шкала была определена в виде набора из шести низкотемпературных фиксированных точек и стандартной функции. В диапазоне (б) шкала была определена посредством старого квадратного уравнения Каллендара, но изменена с учетом новых значений газовой термометрии для реперных точек. В части (с) основным инструментом была Pt-10% Rh / Pt термопара, откалиброванная в 630,74 ° C и в точках затвердевания серебра и золота, использующая квадратичную интерполяционную формулу. Часть (d) была определена по излучению черного тела и использовала уравнение Планка. 

1976 г. В 1976 МКМВ утвердил новую низкотемпературную шкалу,  названную «временная 0,5 K до 30 K температурная шкала», или ВТШ-76. Целью было обеспечить единую шкалу, на основе которой можно было бы сделать измерения температуры в этом диапазоне, в ожидании пересмотра и продления вниз МПТШ-68. Шкала основана на  одиннадцати фиксированных точках в пределах диапазона от 0,5 К до 30 К, также в шкале приводились отклонения между Т76 и следующими существующими шкалами: МПТШ-68; 4Не-1958 и 3He-1962 шкалы давления паров; НФЛ-75 и версия НБС МПТШ-68, которая была определена по разности от НБС-55. В отличие от МПТШ-68, ВТШ-76, таким образом, могла быть реализована в различных формах; либо с помощью одной из указанных выше шкал и табличных данных отклонений в тексте ВТШ-76 или с помощью термодинамического интерполяционного термометра, такого как газовый термометр или магнитный термометр, калиброванными в одной или нескольких из указанных реперных точек ВТШ- 76. 

1990 г. Международная температурная шкала 1990 (МТШ-90) вступила в силу 1 января 1990, заменив МПТШ-68 и ВТШ-76. 

МТШ-90 отличается от МПТШ-68 в ряде важных аспектов: 

она использует тройную точку воды (273,16 К), а не точку затвердевания воды (273,15 К), в качестве опорной точки;

она распространяется на более низкие температуры: 0,65 K вместо 13,8 K;

она находится в более близком согласии с термодинамическими температурами;

улучшилась преемственность и точность;

она имеет ряд перекрывающихся диапазонов и поддиапазонов;

в определенных диапазонах существуют альтернативные, но существенно эквивалентные определения;

она включает в себя шкалу давления паров гелия;

она включает в себя интерполирующий газовый термометр в качестве одного из основных инструментов;

диапазон платинового термометра сопротивления, как определяющего инструмента, был продлен с 630 ° С до точки серебра, 962 ° C;

Pt / 10% Rh-Pt термопары больше не является определяющим инструментом шкалы;

диапазон, основанный на закон излучения Планка начинается в точке серебра, а не в точке золота, но возможно использование любой из точек: серебра, золота или меди в качестве опорных точек для этой части шкалы.  

2000 г. Чтобы расширить диапазон МТШ-90 до 0,9 мК, была разработана и утверждена в 2000 году «Временная низкотемпературная шкала (ВНТШ-2000). Шкала основана на давлении расплава гелия 3Не из-за высокой чувствительности и достоверности, с которой оно может быть измерено в широком диапазоне: она охватывает область в районе трех десятых градуса вокруг узкой области температуры, соответствующей минимуму давления при 315,24 мК.

2005 г. Новый подход к построению практики измерений температуры в целом был предложен ККТ в 2005 г. Согласно новой концепции МТШ-90 не должна являться единственным способом измерения и выражения температуры. Наряду с существующими практическими шкалами МТШ-90 и ПНТШ-2000 (Предварительная низкотемепературная шкала) в практику измерений должна войти термодинамическая шкала. 

Для того, чтобы создать законодательную платформу для этого подхода было решено разработать документ по практической реализации единицы температуры, называемый “Mise en pratique for the definition of the kelvin” (MePK).  Подробнее см. раздел «Развитие международной температурной шкалы»

2011 г. 17 — 21 октября 2011 г. в Севре под Парижем состоялось 24-е заседание Генеральной Конференции по Мерам и Весам. Конференция одобрила будущие предлагаемые изменения в определениях основных единиц СИ: кельвина, ампера, моля и килограмма. В пресс-релизе МБМВ было отмечено, что 21 октября 2011 г. ГКМВ сделала исторический шаг по направлению к переопределению физических единиц, приняв Резолюцию №1 и, таким образом, анонсировав грядущее введение новых определений единиц и определив основные шаги необходимые для окончательного завершения проекта перехода на новые определения.

2014 г. На 25-м заседании Генеральной Конференции по Мерам и Весам был отмечен прогресс в определении физических констант и был утвержден стратегический план перехода на новое определение кельвина и других величин.

2018 г. 16 ноября 2018 года 26-я Генеральная конференция по весам и мерам (КГПМ) единогласно проголосовала за новые определения основных единиц СИ: килограмма, ампера, кельвина и моля. Единицы  будут определяться путем задания точных численных значений для постоянной Планка (h), элементарного электрического заряда (e), постоянной Больцмана (k) и постоянной Авогадро (Nа) соответственно.

 2019 г. Новые определения основных единиц СИ: килограмма, ампера, кельвина и моля вступили в силу 20 мая 2019 года. (подробнее см. раздел Новое определение кельвина)

Основной источник: сайт МБМВ bipm.org

Еще раз о шкалах температуры

Для измерения температуры – самого ощущаемого и наблюдаемого физического параметра – были изобретены ряд шкал и единиц, но только две основные единицы нашли в настоящее время повседневное применение. Двум европейским ученым 18 века приписывается создание используемых в настоящее время шкал температуры в градусах Фаренгейта (°F) и в градусах Цельсия (°C), из которых последняя используется фактически повсеместно за исключением США.

Ключом к установлению достоверной температурной шкалы является нахождение повторяющихся стандартных точек, например точек изменения состояния воды. Немецкий физик Габриэль Фаренгейт (1686-1736) первоначально основывал свою шкалу на трех точках. В первой точке температура смеси льда и соленой воды принималась за ноль, во второй точке температура смеси льда и чистой воды принималась за 30, и, наконец, в третьей точке температура в полости рта здорового человека определялась как 96. В соответствии с этой шкалой точка кипения воды (при нормальном атмосферном давлении) имела значение 212. Для того, чтобы средняя величина интервала между точками кипения и замерзания воды была равна более приемлемому числу (180), Фаренгейт в последующем скорректировал точку замерзания воды и установил ее равной 32.

Шведский астроном Андерс Цельсий (1701-1744) с помощью точных экспериментов установил более рациональную шкалу, в которой 0 соответствовал точке кипения воды, а 100 – точке замерзания. После его смерти шкала была изменена противоположным образом и сейчас используется именно в таком виде. Из-за того, что шкала C охватывала „100-точечный“ интервал между точками замерзания и кипения воды, она была принята как стоградусная шкала. Только в наше время (1948 г.) для обозначения „градусы Цельсия“ был применен символ °C.

Поскольку шкалы C и F основаны на одних и тех же физических точках (изменениях состояния воды), то установление соотношения между ними не представляет труда. График взаимосвязи – прямая линия, соединяющая стандартные точки 1 и 2 и продолженная в обоих направлениях, может служить полезным инструментом визуализации. Кроме обеспечения физического понимания температурных шкал, линия дает нам уравнение связи между C и F „с первого взгляда“. Такой график может быть рекомендован для каждого, кто работает с температурными преобразованиями.

Соотношение шкал Цельсия и Фаренгейта

Основной обеих температурных шкал — Цельсия и Фаренгейта — является интервал между точками замерзания и кипения воды в стандартных условиях. Это точки 1 (0оС; 32оF) и 2 (100оС; 212оF), расположенные вдоль линии зависимости этих шкал.

Поскольку мы знаем наклон линии (2z/1z = 180/100 или 1. 8) и ее смещение на 32 единицы по оси F (точка, где C = 0), то с помощью элементарной математики сразу можно получить уравнение линии:

F = 1.8C + 32, которое легко решается для С, давая C = (F — 32)/1.8.

И это все формулы преобразования, необходимые пользователю. Они должны быть проще часто применяемых таблиц, содержащих дробные числа. Кроме того, график объясняет – почему шкалы C и F имеют одну точку числовой эквивалентности при -40 (так называемую „уникальную“ точку). Это происходит в точке A в третьем квадранте, где xA = yA. Точки графика, находящиеся между точками B и G, обеспечивают определение других интересных в физическом плане температурных точек.

Так, например, продление линии вниз позволяет определить конечную точку 3, известную как абсолютный ноль (-273.15 °C; -459.67 °F). Эта теоретически самая низкая возможная температура вещества является нулевой точкой шкалы Кельвина, предложенной английским ученым Вильямом Томсоном (Лорд Кельвин) в 1848 году. Шкала температур Кельвина применяется в науке и технике и определяется без приставки „градусы“ (т. е., 283 K = 10 °C = 50 °F).

Продление линии вверх не имеет определенного предела. Множество промышленных и физических процессов осуществляются при температурах до нескольких тысяч градусов F или C.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Термометры и температурные весы — University Physics Volume 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите несколько различных типов термометров
  • Преобразование температур между шкалами Цельсия, Фаренгейта и Кельвина

Любое физическое свойство, которое постоянно и воспроизводимо зависит от температуры, может быть использовано в качестве основы для термометра. Например, для большинства веществ объем увеличивается с повышением температуры.Это свойство лежит в основе обычных спиртовых термометров и оригинальных ртутных термометров. Другие свойства, используемые для измерения температуры, включают электрическое сопротивление, цвет и излучение инфракрасного излучения ((Рисунок)).

Поскольку многие физические свойства зависят от температуры, разнообразие термометров примечательно. (а) В термометрах этого распространенного типа спирт, содержащий красный краситель, расширяется быстрее, чем окружающее его стекло. Когда температура термометра увеличивается, жидкость из груши выталкивается в узкую трубку, вызывая большое изменение длины столбика при небольшом изменении температуры.(b) Каждый из шести квадратов на этом пластиковом (жидкокристаллическом) термометре содержит пленку из различного термочувствительного жидкокристаллического материала. Ниже все шесть квадратов черные. Когда пластиковый термометр подвергается воздействию температуры, первый квадрат жидкого кристалла меняет цвет. Когда температура достигает значения выше, второй квадрат жидкого кристалла также меняет цвет и так далее. (c) Пожарный использует пирометр для проверки температуры системы вентиляции авианосца. Пирометр измеряет инфракрасное излучение (излучение которого зависит от температуры) от вентиляционного отверстия и быстро считывает температуру. Инфракрасные термометры также часто используются для измерения температуры тела, осторожно помещая их в слуховой проход. Такие термометры более точны, чем спиртовые термометры, помещенные под язык или в подмышку. (Фото b: модификация работы Тесс Уотсон; кредит c: модификация работы Ламеля Дж. Хинтона, ВМС США)

Термометры измеряют температуру в соответствии с четко определенными шкалами измерения. Три наиболее распространенных температурных шкалы — это шкала Фаренгейта, Цельсия и Кельвина.Температурные шкалы создаются путем определения двух воспроизводимых температур. Обычно используются температуры замерзания и кипения воды при стандартном атмосферном давлении.

По шкале Цельсия точка замерзания воды равна, а точка кипения — Единица измерения температуры на этой шкале — градус Цельсия. Шкала Фаренгейта (до сих пор наиболее часто используемая для обычных целей в Соединенных Штатах) имеет точку замерзания воды и точку кипения. Единицей измерения является градус Фаренгейта (). Вы можете видеть, что 100 градусов Цельсия охватывают тот же диапазон, что и 180 градусов по Фаренгейту. Таким образом, разница температур в один градус по шкале Цельсия в 1,8 раза больше разницы в один градус по шкале Фаренгейта, или

.

Определение температуры в терминах движения молекул предполагает, что должна быть минимально возможная температура, при которой средняя кинетическая энергия молекул равна нулю (или минимуму, разрешенному квантовой механикой). Эксперименты подтверждают существование такой температуры, называемой абсолютным нулем.Абсолютная шкала температуры — это шкала, нулевая точка которой равна абсолютному нулю. Такие шкалы удобны в науке, потому что несколько физических величин, например, объем идеального газа, напрямую связаны с абсолютной температурой.

Шкала Кельвина — это шкала абсолютных температур, которая обычно используется в науке. Единица измерения температуры в системе СИ — кельвина , которая обозначается аббревиатурой K (без знака градуса). Таким образом, 0 K является абсолютным нулем. Температура замерзания и кипения воды — 273.15 К и 373,15 К соответственно. Следовательно, разница температур одинакова в кельвинах и градусах Цельсия, или

.

Отношения между тремя общими температурными шкалами показаны на (Рисунок). Температуры на этих шкалах можно преобразовать с помощью уравнений на (Рисунок).

Показаны взаимосвязи между температурными шкалами Фаренгейта, Цельсия и Кельвина. Также показаны относительные размеры чешуек.

Для преобразования между градусами Фаренгейта и Кельвина преобразование в градусы Цельсия является промежуточным шагом.

Шкала Кельвина является частью системы единиц СИ, поэтому ее фактическое определение более сложное, чем приведенное выше. Во-первых, он определяется не в терминах точек замерзания и кипения воды, а в терминах тройной точки. Тройная точка — это уникальное сочетание температуры и давления, при котором лед, жидкая вода и водяной пар могут стабильно сосуществовать. Как будет обсуждаться в разделе о фазовых превращениях, сосуществование достигается за счет снижения давления и, следовательно, точки кипения для достижения точки замерзания.Температура тройной точки определяется как 273,16 К. Это определение имеет то преимущество, что, хотя температура замерзания и температура кипения воды зависят от давления, существует только одна температура тройной точки.

Во-вторых, даже с двумя точками на шкале, разные термометры дают несколько разные результаты для других температур. Поэтому требуется стандартный термометр. Метрологи (специалисты в области измерений) выбрали для этой цели газовый термометр постоянного объема .Сосуд постоянного объема, заполненный газом, подвергается изменениям температуры, и измеренная температура пропорциональна изменению давления. Используя «TP» для представления тройной точки,

Результаты в некоторой степени зависят от выбора газа, но чем менее плотен газ в баллоне, тем лучше совпадают результаты для разных газов. Если результаты экстраполировать на нулевую плотность, результаты согласуются достаточно хорошо, при этом нулевое давление соответствует температуре абсолютного нуля.

Газовые термометры постоянного объема большие и медленно приходят в состояние равновесия, поэтому их используют в основном в качестве эталонов для калибровки других термометров.

Сводка

  • Три типа термометров: спиртовые, жидкокристаллические и инфракрасные (пирометры).
  • Три основных температурных шкалы: Цельсия, Фаренгейта и Кельвина. Температуры могут быть преобразованы из одной шкалы в другую, используя уравнения преобразования температуры.
  • Три фазы воды (лед, жидкая вода и водяной пар) могут сосуществовать при одном давлении и температуре, известных как тройная точка.

Концептуальные вопросы

Если позволить термометру прийти в равновесие с воздухом, а стакан воды не находится в равновесии с воздухом, что произойдет с показаниями термометра, когда он будет помещен в воду?

Приведите пример физического свойства, которое изменяется в зависимости от температуры, и опишите, как оно используется для измерения температуры.

Проблемы

Во время поездки за пределы США вы чувствуете себя плохо. Ваш собеседник приносит вам градусник, который показывает, что ваша температура 39. На какой шкале он находится? Какая у вас температура по Фаренгейту? Следует ли вам обращаться за медицинской помощью?

Это должно быть по Цельсию. Ваша температура по Фаренгейту — Да, пора лечиться.

Каковы следующие температуры по шкале Кельвина?

(a) температура в помещении, иногда рекомендуемая для экономии энергии зимой

(b) одна из самых высоких атмосферных температур, когда-либо зарегистрированных на Земле (Долина Смерти, Калифорния, 1913 г.)

(c) температура поверхности Солнца

(а) Предположим, в вашу местность дует холодный фронт и температура снизится на 40.0 градусов по Фаренгейту. На сколько градусов Цельсия понижается температура при понижении на? (b) Покажите, что любое изменение температуры в градусах Фаренгейта составляет девять пятых изменения в градусах Цельсия

.

В статье Associated Press об изменении климата говорится: «Часть шельфового ледника, вероятно, исчезла во времена, когда на планете было от 36 градусов по Фаренгейту (2 градуса Цельсия) до 37 градусов по Фаренгейту (3 градуса Цельсия) выше, чем сегодня». Какую ошибку допустил репортер?

(a) При какой температуре шкалы Фаренгейта и Цельсия имеют одинаковое числовое значение? б) При какой температуре шкала Фаренгейта и Кельвина имеют одинаковое числовое значение?

а.; б. 575 К

Человек, измеряющий температуру в морозильной камере в градусах Цельсия, делает две ошибки: сначала пропускает отрицательный знак, а затем думает, что температура равна Фаренгейту. То есть человек читает как. Как ни странно, результат — правильная температура по Фаренгейту. Каково исходное значение по Цельсию? Округлите свой ответ до трех значащих цифр.

температурных шкал

температурных шкал Сегодня используются три шкалы температуры: по Фаренгейту, Цельсию и Кельвин.

Температурная шкала по Фаренгейту — это шкала, основанная на 32 для замораживания. точки воды и 212 для точки кипения воды, интервал между двумя делится на 180 частей. Немец 18-го века физик Даниэль Габриэль Фаренгейт первоначально принял за ноль его шкала температуры равной ледяно-солевой смеси и выбрана значения 30 и 90 для точки замерзания воды и нормального температура тела соответственно; позже они были пересмотрены до 32 и 96, но окончательная шкала потребовала корректировки до 98.6 для последнего ценить.

До 1970-х годов шкала температур по Фаренгейту в целом была обычное использование в англоязычных странах; по Цельсию или по Цельсию, шкала использовалась в большинстве других стран и для научных целей по всему миру. Однако с тех пор большинство англоязычных страны официально приняли шкалу Цельсия. Преобразование формула для температуры, которая выражается по шкале Цельсия (C) в его представлении по Фаренгейту (F): F = 9 / 5C + 32.

Шкала температуры Цельсия также называется шкалой температуры Цельсия, — шкала, основанная на 0 для точки замерзания воды и 100 для температура кипения воды. Изобретен в 1742 году шведами. астронома Андерса Цельсия, его иногда называют стоградусным шкала из-за 100-градусного интервала между определенными точками. Следующая формула может использоваться для преобразования температуры из ее представление по шкале Фаренгейта (F) к значению Цельсия (C): С = 5/9 (Ж — 32). Шкала Цельсия обычно используется везде, где используется метрическая система. единиц приняты, и это используется в научной работе повсюду.

Температурная шкала Кельвина является основной единицей термодинамической измерение температуры в Международной системе (SI) измерение.Он определяется как 1 / 273,16 тройной точки (равновесие между твердой, жидкой и газовой фазами) чистой воды. Кельвин (символ K без знака градуса []) также является основная единица шкалы Кельвина, абсолютная шкала температуры назван в честь британского физика Уильяма Томсона, барона Кельвина. Такой шкала имеет в качестве нулевой точки абсолютный ноль, теоретический температура, при которой молекулы вещества имеют наименьшее энергия. Многие физические законы и формулы можно выразить проще. при использовании шкалы абсолютных температур; соответственно, Кельвин шкала была принята в качестве международного стандарта для научных измерение температуры.Шкала Кельвина связана с Цельсием. шкала. Разница между температурами замерзания и кипения вода в каждой по 100 градусов, так что кельвин такой же величина как градус Цельсия.

Выдержка из Британской энциклопедии без разрешения.

Четыре типа температурных шкал

Вам нужно знать, стоит ли надевать пальто перед выходом на улицу? Хотите проверить, можно ли ставить печенье в духовку? Температурные шкалы позволяют количественно оценить и измерить, насколько горячий или холодный материал.Существует четыре основных температурных шкалы, которые используются во всем мире: градусы Фаренгейта и Цельсия часто используются в повседневных измерениях по всему дому, в то время как шкалы Кельвина и Ренкина на основе абсолютного нуля чаще используются в промышленности и науке.

Шкала Фаренгейта

••• seewhatmitchsee / iStock / Getty Images

Температурная шкала Фаренгейта является распространенной формой измерения температуры, используемой в США и некоторых частях Карибского бассейна.Он был создан немецким ученым Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом в начале 18 века и адаптировал свои стандарты измерений на основе предыдущей шкалы, созданной Оле Ремером.

Вода замерзает при 32 градусах по Фаренгейту и закипает при 212 градусах по Фаренгейту. Температурная шкала по Фаренгейту включает отрицательные температуры, ниже 0 градусов по Фаренгейту. Самая низкая возможная температура, абсолютный ноль, составляет -459,67 градусов по Фаренгейту.

Шкала Цельсия

• •• Anrodphoto / iStock / Getty Images

За пределами США большая часть мира использует шкалу Цельсия для измерения температуры.Две версии шкалы Цельсия были созданы в начале 18 века — одна шведским ученым Андерсом Цельсием, а другая французом Жаном Пьером Кристеном. Шкалу Цельсия иногда называют шкалой по Цельсию и , потому что она основана на 100-градусном разделении между точками замерзания и кипения воды: вода замерзает при 0 градусах Цельсия и закипает при 100 градусах С. Из-за того, как кипит вода. и расположены точки замерзания, каждый градус Фаренгейта в 1,8 раза больше градуса Цельсия.Как и Фаренгейт, Цельсий включает отрицательные температуры. Абсолютный ноль падает при -273,15 ° C.

Шкала Кельвина

••• lianxun zhang / iStock / Getty Images

Шкала Кельвина была адаптирована из шкалы Цельсия в 19 веке британским ученым Уильямом Томпсоном, позже Лорд Кельвин. Кельвин был разработан для того, чтобы установить нулевую точку температурной шкалы на абсолютный ноль. Из-за этого абсолютный ноль находится при 0 K — Кельвин не использует градусы в своих обозначениях.Вы можете преобразовать градусы Цельсия в Кельвины, добавив 273,15 к температуре Цельсия. Вода замерзает при 273,15 К и закипает при 373,15 К. Из-за своей прямой зависимости от абсолютного нуля температура Кельвина широко используется в научных уравнениях и расчетах. Например, закон идеального газа, используемый для демонстрации взаимосвязи между массой, давлением, температурой и объемом, использует Кельвин в качестве стандартной единицы.

Шкала Ренкина

••• Шон Гэллап / Getty Images News / Getty Images

Хотя широко не используется — за исключением некоторых U.S. инженерные области — шкала Ренкина обеспечивает отсчет от нуля до шкалы Фаренгейта. По сути, для шкалы Фаренгейта это то же самое, что Кельвин для Цельсия. Шкала была создана шотландским ученым Уильямом Джоном Рэнкином в 19 веке, вскоре после создания шкалы Кельвина. Температуру можно преобразовать из Фаренгейта в Ренкин, добавив 459,67. Таким образом, абсолютный ноль находится на 0 градусах Ренкина. Вода замерзает при 491,67 градусе R и закипает при 671 градусе.67 градусов R.

Цельсия против Цельсия | Sciencing

Различие между шкалами Цельсия и Цельсия может показаться запутанным — , но два термина относятся к одной и той же шкале измерения, , и оба используют одно и то же обозначение в градусах — градусов C. Две шкалы — по Цельсию и Цельсий — возникли в 18 веке и до середины 20 века использовались взаимозаменяемо. Хотя некоторые люди все еще могут иногда использовать термин по Цельсию, , официальный термин — по Цельсию.

Этимология Цельсия / Цельсия

••• Comstock / Stockbyte / Getty Images

Названия Цельсия и Цельсия восходят к двум создателям шкалы. В 1742 году шведский ученый Андерс Цельсий разработал температурную шкалу, которая использовала 0 градусов как точку кипения воды и 100 градусов как точку замерзания. Годом позже французский ученый Жан Пьер Кристен разработал аналогичную шкалу температуры: шкала Кристин использовала те же деления, что и шкала Цельсия, но шкала Кристин установила точку замерзания на 0 градусов и точку кипения на 100 градусов.Кристин назвал свою шкалу шкалой по шкале Цельсия и , потому что она была разделена на 100 частей с сантиметром в качестве префикса 100. Используемая сегодня шкала Цельсия / Цельсия — это шкала Кристин, , но ее взаимозаменяемо называли либо Цельсием, либо Цельсием. по шкале Цельсия в разных регионах мира.

Официальное принятие Цельсия

••• 123ArtistImages / iStock / Getty Images

В 1948 году представители 33 стран собрались на 9-ю Генеральную конференцию по мерам и весам.Эта конференция была встречей стран для определения стандартов измерения, используемых в этих странах — эти конференции были учреждены в 1875 году в соответствии с соглашением, известным как Конвенция о метре , также известном как Договор о метре . На конференции 1948 года шкала градуса Цельсия была официально обозначена как шкала Цельсия в честь Андерса Цельсия.

Температурные и температурные шкалы | Безграничная физика

Шкала Цельсия

Цельсия или Цельсия — это шкала и единица измерения температуры. Это одна из наиболее часто используемых единиц измерения температуры.

Цели обучения

Объясните, как определяется шкала Цельсия

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Градус Цельсия (° C) может относиться к определенной температуре по шкале Цельсия, а также к единице измерения температурного интервала, разницы между двумя температурами или неопределенности.
  • Шкала Цельсия в настоящее время определяется двумя разными температурами: абсолютным нулем и тройной точкой Венской стандартной средней океанской воды (VSMOW; специально очищенная вода).
  • На основании этого соотношение между градусами Цельсия и Кельвином выглядит следующим образом: [latex] \ text {T} _ {\ text {Celsius}} = \ text {T} _ {\ text {Kelvin}} -273,15 [/ latex ].
Ключевые термины
  • кельвин : в Международной системе единиц — основная единица термодинамической температуры; 1 / 273,16 термодинамической температуры тройной точки воды; обозначен как K
  • абсолютный ноль : самая низкая возможная температура: ноль по шкале Кельвина и приблизительно -273. 15 ° C и -459,67 ° F. Полное отсутствие тепла; температура, при которой движение всех молекул прекратится.
  • стандартная атмосфера : международное эталонное давление, определенное как 101,325 кПа и ранее использовавшееся как единица измерения давления

Цельсия, также известный как градус Цельсия, представляет собой шкалу для измерения температуры. Единица измерения — градус Цельсия (° C). Это одна из наиболее часто используемых единиц измерения температуры в мире. Система единиц названа в честь шведского астронома Андерса Цельсия (1701-1744), который разработал аналогичную температурную шкалу.

Температурные шкалы : Краткое введение в температуру и температурные шкалы для студентов, изучающих теплофизику или термодинамику.

Термометр : термометр с калибровкой в ​​градусах Цельсия

С 1743 по 1954 год 0 ° C определялся как точка замерзания воды, а 100 ° C определялся как точка кипения воды, оба при давлении в одну стандартную атмосферу, с ртутью в качестве рабочего материала.Хотя эти определяющие корреляции обычно преподаются в школах сегодня, по международному соглашению единица «градус Цельсия» и шкала Цельсия в настоящее время определяются двумя разными температурами: абсолютным нулем и тройной точкой Венской стандартной средней океанской воды (VSMOW; специально очищенная вода) ). Это определение также точно связывает шкалу Цельсия со шкалой Кельвина, которая определяет базовую единицу термодинамической температуры в системе СИ и в которой используется символ K. Абсолютный ноль, самая низкая возможная температура (температура, при которой вещество достигает минимальной энтропии), определяется как равняется точно 0К и -273.15 ° С. Температура тройной точки воды определена как 273,16K и 0,01 ° C. Исходя из этого, соотношение между градусами Цельсия и Кельвина выглядит следующим образом:

Фазовая диаграмма воды : На этой типичной фазовой диаграмме воды зеленые линии отмечают точку замерзания, а синяя линия отмечает точку кипения, показывая, как они меняются в зависимости от давления. Пунктирная линия показывает аномальное поведение воды. Обратите внимание, что вода меняет состояние в зависимости от давления и температуры.

[латекс] \ text {T} _ {\ text {Celsius}} = \ text {T} _ {\ text {Kelvin}} -273,15 [/ latex].

Помимо выражения конкретных температур по своей шкале (например, «Галлий плавится при 29,7646 ° C» и «Температура снаружи 23 градуса Цельсия»), градус Цельсия также подходит для выражения температурных интервалов — разницы между температурами или их неопределенности ( например, «Выходная мощность теплообменника выше на 40 градусов по Цельсию» и «Наша стандартная погрешность составляет ± 3 ° C»). Из-за этого двойного использования нельзя полагаться на название устройства или его символ для обозначения того, что величина является температурным интервалом; через контекст или явное утверждение должно быть ясно, что величина является интервалом.

Шкала Фаренгейта

По шкале Фаренгейта замерзание воды определяется как 32 градуса, а температура кипения воды определяется как 212 градусов.

Цели обучения

Объясните, как определяется шкала Фаренгейта, и преобразуйте ее в градусы Цельсия.

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • В системе по Фаренгейту точки кипения и замерзания воды разделяются точно на 180 градусов. Следовательно, градус по шкале Фаренгейта равен 1⁄180 интервала между точкой замерзания и точкой кипения.
  • Чтобы преобразовать ° F в ° C, вы можете использовать следующую формулу: [latex] \ text {T} _ {\ text {Celsius}} = \ frac {5} {9} (\ text {T} _ {\ текст {Fahrenheit}} — 32) [/ латекс]. Шкалы Фаренгейта и Цельсия пересекаются при -40 °.
  • Шкала Фаренгейта была заменена шкалой Цельсия в большинстве стран с середины до конца 20 века. Фаренгейт остается официальной шкалой США, Каймановых островов, Палау, Багамских островов и Белиза.
Ключевые термины
  • рассол : раствор соли (обычно хлорида натрия) в воде
  • холодильная смесь : Смесь двух или более химических веществ, достигающая равновесной температуры независимо от температуры любого из составляющих ее химических веществ.Температура также относительно не зависит от количества смесей, пока значительное количество каждого исходного химического вещества присутствует в чистом виде

Шкала Фаренгейта измеряет температуру. Он основан на шкале, предложенной в 1724 году физиком Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом (1686-1736). Единицей измерения этой шкалы является градус Фаренгейта (° F). По этой шкале точка замерзания воды составляет 32 градуса, а точка кипения воды — 212 градусов.

Исторически нулевая точка шкалы Фаренгейта определялась с помощью термометра, помещенного в рассол.Сам Фаренгейт использовал смесь льда, воды и хлорида аммония (соль) в соотношении 1: 1: 1. Это охлаждающая смесь, которая автоматически стабилизирует ее температуру; стабильная температура этой смеси была определена как 0 ° F (-17,78 ° C). Вторая определяющая точка, 32 градуса, представляла собой смесь льда и воды в соотношении 1: 1. Третья определяющая точка, 96 градусов, была приблизительно температурой человеческого тела, которую тогда называли «кровяное тепло». ”

Система по Фаренгейту разделяет точки кипения и замерзания воды точно на 180 градусов.Следовательно, градус по шкале Фаренгейта равен 1/180 интервала между точкой замерзания и точкой кипения. По шкале Цельсия точки замерзания и кипения воды различаются на 100 градусов. Температурный интервал 1 ° F равен интервалу 5/9 градусов Цельсия (° C). Чтобы преобразовать ° F в ° C, вы можете использовать следующую формулу:

[латекс] \ text {T} _ {\ text {Celsius}} = \ frac {5} {9} (\ text {T} _ {\ text {Fahrenheit}} — 32) [/ latex]

Шкалы Фаренгейта и Цельсия пересекаются при -40 ° (-40 ° F и -40 ° C представляют одну и ту же температуру).Абсолютный ноль (-273,15 ° C или 0K) определяется как -459,67 ° F.

Шкала Фаренгейта была заменена шкалой Цельсия в большинстве стран с середины до конца 20 века, хотя Канада сохраняет ее в качестве дополнительной шкалы, которую можно использовать вместе со шкалой Цельсия. Шкала Фаренгейта остается официальной шкалой Соединенных Штатов, Каймановых островов, Палау, Багамских островов и Белиза.

Рис. 2 : Сравнение шкал Цельсия и Фаренгейта.

Температурные шкалы : Краткое введение в температуру и температурные шкалы для студентов, изучающих теплофизику или термодинамику.

Абсолютный ноль

Абсолютный ноль — максимально низкая температура; формально это температура, при которой энтропия достигает минимального значения.

Цели обучения

Объясните, почему абсолютный ноль является естественным выбором в качестве нулевой точки для системы единиц температуры

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Абсолютный ноль универсален в том смысле, что при этой температуре вся материя находится в основном состоянии. Следовательно, это естественный выбор в качестве нулевой точки для системы единиц измерения температуры.
  • Система
  • K при абсолютном нуле все еще обладает квантово-механической нулевой энергией, энергией своего основного состояния. Однако в интерпретации классической термодинамики кинетическая энергия может быть равна нулю, а тепловая энергия вещества равна нулю.
  • Самая низкая температура, которая была достигнута в лаборатории, находится в диапазоне 100 pK, где pK (пикокельвин) эквивалентен 10-12 K. Самая низкая естественная температура, когда-либо зарегистрированная, составляет приблизительно 1K, что наблюдается при быстром расширении газов. покидая туманность Бумеранг.
Ключевые термины
  • энтропия : мера того, насколько равномерно энергия (или какое-либо аналогичное свойство) распределяется в системе.
  • термодинамика : раздел естествознания, связанный с теплом и его отношением к энергии и работе

Абсолютный ноль — это самая низкая из возможных температур. Формально это температура, при которой энтропия достигает минимального значения. Проще говоря, абсолютный ноль относится к состоянию, в котором извлекается вся энергия системы (по определению, самое низкое энергетическое состояние, которое может иметь система).Абсолютный ноль универсален в том смысле, что при этой температуре вся материя находится в основном состоянии. Следовательно, это естественный выбор в качестве нулевой точки для системы единиц измерения температуры.

График зависимости давления от температуры : График зависимости давления от температуры для различных газов, поддерживаемых в постоянном объеме. Обратите внимание, что все графики экстраполируются на нулевое давление при той же температуре

Чтобы быть точным, система при абсолютном нуле все еще обладает квантово-механической нулевой энергией, энергией своего основного состояния.Принцип неопределенности гласит, что положение частицы не может быть определено с абсолютной точностью; следовательно, частица находится в движении, даже если она находится в абсолютном нуле, а основное состояние по-прежнему несет минимальное количество кинетической энергии. Однако в интерпретации классической термодинамики кинетическая энергия может быть равна нулю, а тепловая энергия вещества равна нулю.

Нулевая точка термодинамической шкалы температуры, например шкалы Кельвина, устанавливается на абсолютный ноль. По международному соглашению абсолютный ноль определяется как 0K по шкале Кельвина и как -273.15 ° по шкале Цельсия (эквивалент -459,67 ° по шкале Фаренгейта). Ученые довели системы до температур, очень близких к абсолютному нулю, при которых материя проявляет квантовые эффекты, такие как сверхпроводимость и сверхтекучесть. Самая низкая температура, которая была достигнута в лаборатории, находится в диапазоне 100 pK, где pK (пико-Кельвин) эквивалентен 10 -12 K. Самая низкая естественная температура, когда-либо зарегистрированная, составляет приблизительно 1K, что наблюдается при быстром расширении газы, покидающие туманность Бумеранг, как показано ниже.

Туманность Бумеранг : Быстрое расширение газов, приводящее к образованию туманности Бумеранг, вызывает самую низкую наблюдаемую температуру за пределами лаборатории.

Температурные шкалы : Краткое введение в температуру и температурные шкалы для студентов, изучающих теплофизику или термодинамику.

Шкала Кельвина

Кельвин — это единица измерения температуры; нулевая точка шкалы Кельвина — это абсолютный ноль, минимально возможная температура.

Цели обучения

Объясните, как определяется шкала Кельвина

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • 0K (абсолютный ноль) универсален, так как при этой температуре максимально подавляются все тепловые движения всего вещества. Следовательно, абсолютный ноль — это естественный выбор в качестве нулевой точки шкалы Кельвина.
  • Шкала Кельвина широко используется в научной работе, потому что ряд физических величин, таких как объем идеального газа, напрямую связаны с абсолютной температурой.
  • Чтобы преобразовать градусы Кельвина в градусы Цельсия, мы используем следующую формулу: [latex] \ text {T} _ {\ text {Celsius}} = \ text {T} _ {\ text {Kelvin}} -273,15 [/ latex] .
Ключевые термины
  • абсолютный ноль : Самая низкая из возможных температур: ноль по шкале Кельвина и примерно -273,15 ° C и -459,67 ° F. Полное отсутствие тепла; температура, при которой движение всех молекул прекратится.
  • Тройная точка : Уникальная температура и давление, при которых твердая, жидкая и газовая фазы вещества находятся в равновесии.
  • идеальный газ : гипотетический газ, молекулы которого не взаимодействуют друг с другом и подвергаются упругим столкновениям друг с другом и со стенками контейнера.

Кельвин — это единица измерения температуры. Это одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ), которой присвоен символ единицы K. Шкала Кельвина — это абсолютная термодинамическая шкала температуры, использующая абсолютный ноль в качестве нулевой точки. В классическом описании термодинамики абсолютный ноль — это температура, при которой прекращается всякое тепловое движение.

Выбор абсолютного нуля в качестве нулевой точки для шкалы Кельвина логичен. Различные типы материи кипят или замерзают при разных температурах, но при 0K (абсолютный ноль) все тепловые движения любой материи максимально подавляются. Шкала Кельвина широко используется в научной работе, потому что ряд физических величин, таких как объем идеального газа, напрямую связаны с абсолютной температурой.

Шкала Кельвина названа в честь инженера и физика Университета Глазго Уильяма Томсона, 1-го барона Кельвина (1824–1907), который писал о необходимости «абсолютных термометрических шкал».«В отличие от градуса Фаренгейта и градуса Цельсия, кельвин не называется градусом и не набирается. Кельвин — основная единица измерения в физических науках, но ее часто используют вместе с градусом Цельсия, который имеет ту же величину. Кельвин определяется как часть 1 / 273,16 термодинамической температуры тройной точки воды (точно 0,01 ° C, или 32,018 ° F). Чтобы перевести градусы Кельвина в градусы Цельсия, мы используем следующую формулу:

[латекс] \ text {T} _ {\ text {Celsius}} = \ text {T} _ {\ text {Kelvin}} -273.15 [/ латекс]

Вычитание 273,16K из температуры тройной точки воды, 0,01 ° C, делает абсолютный ноль (0K) эквивалентным -273,15 ° C и -460 ° F.

Расчетный U

Взаимосвязи между температурными шкалами : Связи между температурными шкалами по Фаренгейту, Цельсию и Кельвину, округленные до ближайшего градуса. Также показаны относительные размеры шкал

Температурные шкалы : Краткое введение в температуру и температурные шкалы для студентов, изучающих теплофизику или термодинамику.

Температурные и температурные шкалы | Химия для неосновных

Цели обучения

  • Определите температуру.
  • Опишите температурную шкалу Фаренгейта.
  • Опишите температурную шкалу Цельсия.
  • Опишите температурную шкалу Кельвина.

Что такое температура?

Коснитесь верхней части плиты после того, как она была горячей. Держите в руке кубик льда, он холодный.Почему? Частицы материи в горячем объекте движутся намного быстрее, чем частицы материи в холодном объекте. Кинетическая энергия объекта — это энергия движения. Частицы материи, из которых состоит горячая печь, обладают большей кинетической энергией, чем частицы в кубике льда.

Температура — это мера средней кинетической энергии частиц в веществе. В повседневном использовании температура указывает на то, насколько горячий или холодный объект.Температура — важный параметр в химии. Когда вещество превращается из твердого в жидкое, это происходит из-за повышения температуры материала. Химические реакции обычно протекают быстрее при повышении температуры. Многие нестабильные материалы (например, ферменты) сохранят свою жизнеспособность дольше при более низких температурах.

Рис. 1. Светящийся уголь слева представляет высокую кинетическую энергию, в то время как снег и лед справа имеют гораздо более низкую кинетическую энергию.

Температурные шкалы


Рисунок 2.Даниэль Габриэль Фаренгейт.

Первые термометры были стеклянными и содержали спирт, который расширялся и сжимался при изменении температуры. Немецкий ученый Даниэль Габриэль Фаренгейт использовал ртуть в трубке — идею, выдвинутую Исмаэлем Бульо. Шкала Фаренгейта была впервые разработана в 1724 году и некоторое время после этого переделывалась. Основная проблема с этой шкалой — произвольные определения температуры. Точка замерзания воды была определена как 32 ° F, а точка кипения — как 212 ° F.Шкала Фаренгейта обычно не используется в научных целях.

Рисунок 3. Андерс Цельсий.

Шкала Цельсия в метрической системе названа в честь шведского астронома Андерса Цельсия (1701–1744). Шкала Цельсия устанавливает температуру замерзания и кипения воды при 0 ° C и 100 ° C соответственно. Расстояние между этими двумя точками делится на 100 равных интервалов, каждый из которых составляет один градус. Другой термин, который иногда используется для шкалы Цельсия, — это «градус Цельсия», потому что на этой шкале существует 100 градусов между точками замерзания и кипения воды.Однако предпочтительным термином является «Цельсий».

Рисунок 4. Лорд Кельвин.

Температурная шкала Кельвина названа в честь шотландского физика и математика лорда Кельвина (1824–1907). Он основан на молекулярном движении, при этом температура 0 К, также известная как абсолютный ноль, является точкой, в которой все молекулярное движение прекращается. Температура замерзания воды по шкале Кельвина составляет 273,15 К, а точка кипения — 373,15 К. Обратите внимание, что здесь в обозначении температуры не используется «градус».В отличие от шкал Фаренгейта и Цельсия, где температуры обозначаются как «градусы F» или «градусы C», мы просто обозначили температуру по шкале Кельвина как кельвин.

Как видно по разнице в 100 кельвинов между ними, изменение на один градус по шкале Цельсия эквивалентно изменению на один кельвин по шкале Кельвина. Преобразование шкалы Кельвина в шкалу Цельсия или наоборот очень просто: вы просто добавляете или вычитаете 273.

Рисунок 5.Сравнение трех различных температурных шкал.

Преобразование между температурными шкалами Цельсия и Фаренгейта немного сложнее, но все же не слишком сложно. Чтобы преобразовать градусы Фаренгейта в градусы Цельсия, сначала умножьте температуру в градусах Цельсия (T C ) на 1,8, а затем прибавьте 32 в указанном порядке.

[латекс] \ text {T} _ {\ text {F}} = 1,8 \ times \ text {T} _ {\ text {C}} + 32 [/ latex]

Чтобы преобразовать градусы Цельсия в градусы Фаренгейта, сначала вычтите 32 из температуры в градусах Фаренгейта, затем разделите на 1.8, именно в таком порядке.

[латекс] \ displaystyle \ text {T} _ {\ text {C}} = \ frac {\ text {T} _ {\ text {F}} — 32} {1. 8} [/ latex]

Сводка

  • Температура — это мера средней кинетической энергии частиц в веществе.
  • По шкале Фаренгейта точка замерзания воды равна 32 ° F, а точка кипения — 212 ° F.
  • Шкала Цельсия устанавливает температуру замерзания и кипения воды при 0 ° C и 100 ° C соответственно.
  • Шкала Кельвина основана на молекулярном движении, при этом температура 0 К, также известная как абсолютный ноль, является точкой, где все молекулярное движение прекращается.

Практика

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=48

  1. Какую смесь использовал Фаренгейт, чтобы установить термометр на ноль градусов?
  2. Почему шкала Цельсия в научной работе предпочтительнее шкалы Фаренгейта?
  3. В чем заключалась идея создания шкалы температур Кельвина?
  4. В чем преимущество использования шкалы Кельвина при низких температурах?

Отзыв

  1. Что такое абсолютный ноль на шкале температур Цельсия?
  2. Каковы точки замерзания и кипения воды по шкале Цельсия?
  3. Преобразует следующие температуры Кельвина в градусы Цельсия.
    1. 188 К
    2. 631 К
  4. Температуру в градусах Фаренгейта можно преобразовать в градусы Цельсия, сначала вычтя 32, а затем разделив на 1,8. Какая температура по Цельсию на улице в теплый день (88 ° F)?
  5. Почему шкалу Цельсия иногда называют «стоградусной»?

Глоссарий

  • кинетическая энергия: Энергия движения
  • temperature: Мера средней кинетической энергии частиц в веществе.В повседневном использовании температура — это насколько горячий или холодный объект
  • температурная шкала: Способ количественного измерения температуры. Сегодня используются три основных гаммы.

3.7: Температурные и температурные шкалы

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Температурные и температурные шкалы
    1. Температурные шкалы
  2. Сводка
  3. Авторы и авторство

Коснитесь верхней части плиты после того, как она была включена, и она станет горячей. Держите в руке кубик льда, он холодный. Почему? Частицы материи в горячем объекте движутся намного быстрее, чем частицы материи в холодном объекте. Кинетическая энергия объекта — это энергия движения. Частицы материи, из которых состоит горячая печь, обладают большей кинетической энергией, чем частицы в кубике льда.

Температура и температурные шкалы

Температура — это мера средней кинетической энергии частиц в веществе.В повседневном использовании температура указывает на то, насколько горячий или холодный объект. Температура — важный параметр в химии. Когда вещество превращается из твердого в жидкое, это происходит из-за повышения температуры материала. Химические реакции обычно протекают быстрее при повышении температуры. Многие нестабильные материалы (например, ферменты) сохранят свою жизнеспособность дольше при более низких температурах.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): светящийся уголь слева представляет высокую кинетическую энергию, в то время как снег и лед справа имеют гораздо более низкую кинетическую энергию. \ text {o} \ text {C} \) соответственно. Расстояние между этими двумя точками делится на 100 равных интервалов, каждый из которых составляет один градус. Другой термин, который иногда используется для шкалы Цельсия, — это «градус Цельсия», потому что на этой шкале существует 100 градусов между точками замерзания и кипения воды. Однако предпочтительным термином является «Цельсий».

Температурная шкала Кельвина названа в честь шотландского физика и математика лорда Кельвина (1824–1907). Он основан на молекулярном движении, а температура \ (0 \: \ text {K} \), также известная как абсолютный ноль, является точкой, в которой все молекулярное движение прекращается.Температура замерзания воды по шкале Кельвина равна \ (273.15 \: \ text {K} \), а точка кипения — \ (373.15 \: \ text {K} \). Обратите внимание, что в обозначении температуры не используется «градус». В отличие от шкал Фаренгейта и Цельсия, где температура обозначается как «градус \ (\ text {F} \)» или «градус \ (\ text {C} \)», мы просто обозначили температуру по шкале Кельвина как кельвин.

Как видно по разнице в 100 кельвинов между ними, изменение на один градус по шкале Цельсия эквивалентно изменению на один кельвин по шкале Кельвина.Преобразование из одной шкалы в другую легко, просто вы просто добавляете или вычитаете 273.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): сравнение температурных шкал по Фаренгейту, Цельсию и Кельвину. Поскольку разница между температурой замерзания воды и температурой кипения составляет 100 ° по шкале Цельсия и Кельвина, величина градуса Цельсия (° C) и градуса Кельвина (K) абсолютно одинаковы. Напротив, и градус Цельсия, и кельвин составляют 9/5 градуса Фаренгейта (° F).

Сводка

Температура — это мера средней кинетической энергии частиц в веществе.\ text {o} \ text {C} \) соответственно. Шкала Кельвина основана на молекулярном движении, а температура \ (0 \: \ text {K} \), также известная как абсолютный ноль, является точкой, в которой все молекулярное движение прекращается.

Авторы и авторство

  • Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.