О различных температурных шкалах
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)
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)
Цельсий (°C)
Температурные шкалы и термометры
ДОКЛАД ПО ФИЗИКЕ НА ТЕМУ: ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ, ТЕРМОМЕТРЫ И ИХ ИЗОБРЕТАТЕЛИ Температурные шкалы. Существует несколько градуированных температурных шкал, и за точки отсчета в них обычно взяты температуры замерзания и кипения воды. Сейчас самой распространенной в мире является шкала Цельсия. В 1742 шведский астроном Андерс Цельсий предложил 100-градусную шкалу термометра, в которой за 0 градусов принимается температура кипения
воды при нормальном атмосферном давлении, а за 100 градусов — температура таяния льда. Деление шкалы составляет 1/100 этой разницы. Когда стали использовать термометры, оказалось удобнее поменять местами 0 и 100 градусов. Возможно, в этом участвовал Карл Линней (он преподавал медицину и естествознание в том же Упсальском университете, где Цельсий — астрономию), который еще в 1838 году предложил за 0 температуры принять температуру
плавления льда, но, похоже, не додумался до второй реперной точки. К настоящему времени шкала Цельсия несколько изменилась: за 0°C по-прежнему принята температура таяния льда при нормальном давлении, которая от давления не очень зависит. Зато температура кипения воды при атмосферном давлении теперь равна 99,975°C, что не отражается на точности измерения практически всех термометров, кроме специальных прецизионных. Известны также
температурные шкалы Фаренгейта, Кельвина, Реомюра и др. Температурная шкала Фаренгейта (во втором варианте, принятом с 1714 г.) имеет три фиксированные точки: 0° соответствовал температуре смеси воды, льда и нашатыря, 96° – температуре тела здорового человека (под мышкой или во рту). В качестве контрольной температуры для сверки различных термометров было принято значение 32° для точки таяния льда. Шкала Фаренгейта широко
распространена в англоязычных странах, но ею почти не пользуются в научной литературе. Для перевода температуры по Цельсию (С) в температуру по Фаренгейту (F) существует формула F = (9/5)C + 32, а для обратного перевода – формула C = (5/9)(F32). Обе шкалы – как Фаренгейта, так и Цельсия, – весьма неудобны при проведении экспериментов в условиях, когда температура опускается ниже точки замерзания воды и выражается отрицательным
Температурные шкалы
Температу́рные шка́лы, установленные шкалы измерений температуры. Характеризуются начальной точкой и единицей измерения (величиной 1°). В 18 в. было предложено несколько температурных шкал: в 1714 г. – шкала Фаренгейта (F), в которой за ноль была принята температура таяния смеси снега, соли и хлорида аммония (нашатыря), а за 1 °F – 1 /32 часть температурного интервала между нулевой точкой и температурой таяния льда; в 1730 г. – шкала Реомюра (0 °R – точка таяния льда, 80 °R – точка кипения воды); в 1742 г. – шкала Цельсия (0 °С – точка таяния льда, 100 °С – точка кипения воды). В 1848 г. лорд Кельвин ( У. Томсон ) предложил термодинамическую температурную шкалу, в которой за ноль была принята температура абсолютного нуля , а интервал в 1° приравнен к 1 °С.
Ныне применяются термодинамические пропорциональные температурные шкалы, приближённые к ним практические температурные шкалы и интервальные практические температурные шкалы ( шкалы разностей , к ним относятся шкалы Фаренгейта, Цельсия и Реомюра). Единица измерения термодинамической пропорциональной температурной шкалы в Международной системе единиц СИ (SI) – кельвин (К), равен 1 /273,16 температуры тройной точки воды. Непосредственное применение термодинамической температурной шкалы. затруднительно, поэтому используют установленные практические температурные шкалы (ПТШ), базирующиеся, как правило, на ряде реперных точек температуры, в качестве которых используют тройные точки фазовых состояний, точки плавления и затвердевания различных веществ. Максимально приближена к термодинамической температурной шкале Международная практическая температурная шкала МТШ-90, принятая на 17-й сессии Консультативного комитета по термометрии в 1989 г. и утверждённая Международным комитетом мер и весов . Шкала МТШ-90 установлена и реализуема с точки 0,65 К и не ограничена сверху. Расхождения между МТШ-90 и термодинамической температурной шкалой не превышают 1–3 мК. Как и все предыдущие ПТШ, она опирается на 17 реперных точек.
Интервальные температурные шкалы по-прежнему применяются в разных странах (шкала Реомюра практически вышла из употребления). Используется также термодинамическая температурная шкала Ренкина (Ra), в которой ноль совпадает с 0 К, а 1 °Ra = 1 °F. Соотношения между единицами измерения и температурами по разным температурным шкалам (шкала Кельвина – t К t_К t К , Цельсия – t ц t_ц t ц , Реомюра – t R t_R t R , Фаренгейта – t F t_F t F , Ренкина – t R a t_ t R a ) следующие: 1 °С = 1 К, 1 °R = 1,25 °С = 1,25 К, 1 °F = 5 /9 °С = 5 /9 К = 1 °Ra; t К t_К t К = t ц t_ц t ц +273,15; t ц t_ц t ц = 1,25 t R t_R t R , t К t_К t К = 1,25 t R t_R t R + 273,15, t ц t_ц t ц = 5 /9( t F t_F t F – 32), t К t_К t К = 5 /9( t F t_F t F – 32) + 273,15, t К t_К t К = 5 /9 t R a t_ t R a . Необходимо иметь в виду, что при представлении результатов измерений в шкалах Цельсия, Фаренгейта и Реомюра (в отличие от термодинамической температурной шкалы) нельзя выражать погрешность измерений в процентах, т. к. начало отсчёта в этих шкалах выбрано произвольно. Также неверны утверждения об изменении, например, температуры Цельсия в какое-либо число раз: 10 и 15 °С отличаются на 5 °С, но не в 1,5 раза.
Функционально связаны с термодинамической температурной шкалой шкалы яркостной температуры, радиационной температуры , цветовой температуры , шумовой температуры .
Опубликовано 9 марта 2023 г. в 17:47 (GMT+3). Последнее обновление 9 марта 2023 г. в 17:47 (GMT+3). Связаться с редакцией
Абсолютная температура. Шкала температур Кельвина
Понятие абсолютной температуры было введено У. Томсоном (Кельвином), в связи с чем шкалу абсолютной температуры называют шкалой Кельвина или термодинамической температурной шкалой. Единица абсолютной температуры — кельвин (К).
Абсолютная шкала температуры называется так, потому что мера основного состояния нижнего предела температуры — абсолютный ноль, то есть наиболее низкая возможная температура, при которой в принципе невозможно извлечь из вещества тепловую энергию.
Абсолютный ноль определён как 0 K, что равно −273,15 °C и −459,67 °F.
Шкала температур Кельвина — это шкала, в которой начало отсчёта ведётся от абсолютного нуля.
Важное значение имеет разработка на основе термодинамической шкалы Кельвина Международных практических шкал, основанных на реперных точках — фазовых переходах чистых веществ, определенных методами первичной термометрии. Первой международной температурной шкалой являлась принятая в 1927 г. МТШ-27. С 1927 г. шкала несколько раз переопределялась (МТШ-48, МПТШ-68, МТШ-90): менялись реперные температуры, методы интерполяции, но принцип остался тот же — основой шкалы является набор фазовых переходов чистых веществ с определенными значениями термодинамических температур и интерполяционные приборы, градуированные в этих точках. В настоящее время действует шкала МТШ-90. Основной документ (Положение о шкале) устанавливает определение Кельвина, значения температур фазовых переходов (реперных точек) и методы интерполяции.
Используемые в быту температурные шкалы — как Цельсия, так и Фаренгейта (используемая, в основном, в США), — не являются абсолютными и поэтому неудобны при проведении экспериментов в условиях, когда температура опускается ниже точки замерзания воды, из-за чего температуру приходится выражать отрицательным числом. Для таких случаев были введены абсолютные шкалы температур.
Одна из них называется шкалой Ранкина, а другая — абсолютной термодинамической шкалой (шкалой Кельвина); температуры по ним измеряются, соответственно, в градусах Ранкина (°Ra) и кельвинах (К). Обе шкалы начинаются при температуре абсолютного нуля. Различаются они тем, что цена одного деления по шкале Кельвина равна цене деления шкалы Цельсия, а цена деления шкалы Ранкина эквивалентна цене деления термометров со шкалой Фаренгейта. Температуре замерзания воды при стандартном атмосферном давлении соответствуют 273,15 K, 0 °C, 32 °F.
Масштаб шкалы Кельвина привязан к тройной точке воды (273,16 К), при этом от неё зависит постоянная Больцмана. Это создаёт проблемы с точностью интерпретации измерений высоких температур. Сейчас Международное бюро мер и весов рассматривает возможность перехода к новому определению кельвина, основанному на фиксации численного значения постоянной Больцмана, вместо привязки к температуре тройной точки.
Конвертер единиц температуры
Помочь сайту: 100, 200, 500 рублей