Шкалы температур

Температурные шкалы

Шкалы температур

Немного бесполезной информации.

Все элементарное просто, но все простое не всегда элементарно. Все мы слышали про различные температурные шкалы, но не все мы знаем, что их на самом деле несколько больше, чем те три, что у всех на слуху. Итак, начнем с самым распространенных, а закончим рассолом.

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 (нашел старенький пост @Chemicat, ), 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.

Источник: тыц

Интересное Цельсий Фаренгейт Кельвин Температура Длиннопост

Сколько сегодня градусов? Как часто вы задаетесь этим вопросом, особенно перед тем как выйти из дома. Температура воздуха (наряду с наличием или отсутствием осадков) стала для нас ключевым параметром текущей погоды, а термометр – привычной частью быта.

Но еще несколько столетий назад люди вообще не заботились измерением температуры воздуха, а термометры встречались лишь в немногочисленных научных лабораториях (да и то с XVI века).

В этом плане, термометр и телескоп практически ровесники, но сравните, как часто вы пользуетесь телескопом и термометром…И редко задумываемся о том, что термометр имеет свою весьма занимательную историю.

Показать полностью 4 История вещей Температура Фаренгейт Длиннопост

P.S. -40 по Фаренгейту = -40 по Цельсию

Цельсий Фаренгейт Согласие

В данном случае на руке человека, который окунул ее в FireIce, происходит горение магния (ок. 3000°C), который подожгли с помощью газовой горелки.

: https://www..com/watch?v=G4qjr2EQ7BI

Горение Магний Температура Огнеустойчивость Интересное Гифка

Вы находитесь в США или в остальной части мира?

Фаренгейт Цельсий США Перевод

Понятие температуры появилось еще в глубокой древности. С тех пор оно не претерпело существенных изменений. Как в древности, считалось, что температура это мера «нагретости» тела, так и теперь. Взгляды древних ученых и современных разнятся лишь в описании ее сущности.

В древности люди полагали, что температура есть результат наличия у тела особой невесомой материи – теплорода. Сейчас же известно, что температура есть мера внутренней энергии тела – энергии, обусловленной хаотическим движением молекул, частиц из которых состоят тела.

Самое холодное место во вселенной

Рекордно низкая температура за все время наблюдений на Земле была зафиксирована в Антарктиде на российской станции Восток 21 июля 1983 г. Температура -89,2 °С была измерена полярниками и занесена в журнал наблюдений. Этот рекорд долгое время не был побит. В декабре 2013 г.

, американские ученые доложили об открытии области в Антарктиде, где температура часто устанавливается ниже рекордной. По их данным в этой области температура может достигать экстремальных значений до -93,2 °С.

При такой температуре человека ждет летальный исход примерно через две минуты, но даже такую температуру трудно представить, хоть она и находиться совсем близко, на нашей планете Земле.

Но во вселенной есть места куда менее дружелюбные и температуры там достигают запредельных и невообразимых отметок.

Туманность Бумеранг — молодая планетарная туманность и самый холодный объект в известной нам Вселенной. Туманность лежит в созвездии Центавр в 5 тысячах световых лет от Земли. Она сформировалась вокруг яркой центральной звезды, когда она сбросила облако газа на одном из последних этапов своей жизни.

Эта туманность расширяется и выбрасывает охлажденный газ со скоростью 500 000 км/ч. За счет огромной скорости выброса молекулы газа охладились до —271 °С. Это является самой низкой из официально зарегистрированных естественных температур.

И, казалось бы, куда еще меньше, но и эта температура не является самой низкой.

Абсолютный ноль

Что такое абсолютный ноль? Действительно ли такая температура может существовать во Вселенной? Можем ли мы охладить что-либо до абсолютного нуля в реальной жизни?

Абсолютный ноль — это температура -273,15 градусов Цельсия, -459,67 по Фаренгейту и просто 0 по Кельвину. Это точка, где тепловое движение полностью останавливается. Но такая температура нигде не встречается в известной нам вселенной, так что речь пойдет о лабораторных условиях достижения абсолютного нуля.

Все останавливается?

В классическом рассмотрении вопроса при абсолютном нуле останавливается все, но здесь не обойтись без квантовой механики. Одним из предсказаний квантовой механики, является то, что невозможно измерить точное положение или импульс частицы с совершенной определенностью. Это известно как принцип неопределенности Гейзенберга.

Если бы вы могли охладить герметичную комнату до абсолютного нуля, произошли бы странные вещи. Давление воздуха упало бы практически до нуля, и поскольку давление воздуха обычно противостоит гравитации, воздух сколлапсирует в очень тонкий слой на полу.

Но даже в этом случае, если вы сможете измерить отдельные молекулы, вы обнаружите кое-что любопытное: они вибрируют и вращаются, совсем немного — квантовая неопределенность в работе.

Чтобы поставить точки над i: если вы измерите вращение молекул углекислого газа при абсолютном нуле, вы обнаружите, что атомы кислорода облетают углерод со скоростью несколько километров в час — куда быстрее, чем вы предполагали.

Ближе чем нам кажется

Так что же получается? Где самая низкая температура во вселенной?

На первый взгляд, кажется, что такая температура может существовать где-то очень далеко в темных глубинах космоса, которые еще не доступны нам даже для наблюдения, но как не странно, место, где температура близка к абсолютному нулю намного ближе, чем нам кажется.

На Земле ученые в лабораториях все ближе и ближе подбираются к отметке абсолютного нуля. Максимально близко к «Абсолютному нулю» подобрались в США.

Американские физики Эрик Корнелл (Eric Allin Cornell) и Карл Виман (Carl Wieman), в 1995 году при охлаждении атомов рубидия, достигли температуры, менее чем на 1/170 млрд. долю градуса выше абсолютного нуля.

Показать полностью Сижу и думаю: У Цельсия 0 градусов — это температура таяния льда , а у Фаренгейта — температура замерзания смеси воды, соли и нашатыря (1:1:1). Внимание вопрос: Что курил Габриель Фаренгейт, когда решил сделать эту адскую смесь и дождаться, пока она замёрзнет? [моё] Температура Цельсий Фаренгейт Физика Текст Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам:

Источник: https://pikabu.ru/story/temperaturnyie_shkalyi_5349753

Шкалы температур

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 находится 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.

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 температуры соответствует 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.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

Источник: https://Zaochnik.com/spravochnik/fizika/molekuljarno-kineticheskaja-teorija/shkaly-temperatur/

История изобретения термометра и виды температур

Шкалы температур

История изобретения термометра благодаря переводам наследия древних ученых сохранилась хорошо.

Так описано, что греческий ученый и врач Гален, сделал первую попытку измерения температуры в 170 году н.э.  Он документально описал стандартную температуру кипящей воды и льда.

Измерители нагретости

Концепция измерения температуры является достаточно новой. Термоскоп – по существу, измеритель нагретости без шкалы  был предшественником современного термометра. Были несколько изобретателей, работающих на термоскопе  в 1593 году, но наиболее известным является Галилео Галилей, итальянский изобретатель, который также улучшил (но не изобрел) термоскоп.

Термоскоп может показать различия в нагретости, что позволяет наблюдателям знать, если что-то становилось теплее или холоднее. Тем не менее, термоскоп не может обеспечить точную температуру в градусах.

В 1612 году итальянский изобретатель Санторио добавил свою числовую шкалу на термоскоп и она была использована, чтобы измерять температуру человека.

Но по-прежнему не хватало стандартизированной шкалы и точности.

Изобретение термометра  принадлежит немецкому физику Габриелю Фаренгейту который совместно с  датским астрономом Олаф Кристенсен Рёмером разработал измеритель на  основе и с использованием спирта.

В 1724 году они ввели шкалу стандартной температуры, которая носит его имя  Фаренгейта, масштаба который был использован для записи изменений нагретости в точной форме. Его шкала разделена на 180 градусов между точками замерзания и кипения воды.

32° F  замерзания воды и 212 ° F кипения воды, 0° F была основана на нагретости равной смеси воды, льда и соли. Также за основу этой знаковой системы взята температура человеческого тела. Первоначально, нормальная нагретость человеческого тело была 100° F, но с тех пор была скорректирована до 98,6 ° F.

Равная смесь воды, льда и хлорида аммония использована для установки в 0° F.

Фаренгейт демонстрировал термометр на спиртовой основе в 1709 году до открытия ртутного аналога, который оказался более точным.

В 1714  Фаренгейт  разработал первый современный термометр – ртутный термометр с более точными измерениями. Известно, что ртуть расширяется или сжимается при повышении физической величины нагретости или падает. Это можно считать первым современным ртутным термометром со стандартизированной шкалой.

История изобретения термометра отмечает, что Габриель Фаренгейт немецкий физик изобрел спиртовой термометр в 1709 году и ртутный термометр в 1714 году.

Виды температурных шкал

В современном мире находят применение определенные виды температурных шкал:

1.      Шкала Фаренгейта является одной из трех основных температурных знаковых систем, используемых сегодня с двумя другими Цельсия и Кельвина. Фаренгейт это стандарт, используемый для измерения температуры в Соединенных Штатах, но большая часть остального мира использует Цельсия.

2.      Вскоре после открытия Фаренгейта шведский астроном Андерс Цельсий озвучил свою шкалу, которая упоминается как Цельсия. Она делится на 100 градусов, отделяющих точку  кипения и замерзания.

Оригинальный масштаб установленный Цельсием  0  в качестве точки кипения воды и 100 в качестве точки замерзания, был изменен вскоре после изобретения шкалы и стал: 0° C – замерзания, 100° C – точка кипения.

Термин Цельсия был принят в 1948 году международной конференцией по вопросам мер и весов и масштаб является предпочтительным как датчик температуры для научных приложений, а также в большинстве стран мира кроме Соединенных Штатов.

3.      Следующую шкалу изобрел Лорд Кельвин из Шотландии с его датчиком в 1848 году, известная сейчас как шкала Кельвина. Она основывался на идее абсолютной теоретической нагретости, при которой все вещества не имеют тепловой энергии. Там нет отрицательных чисел по шкале Кельвина, 0 K самая низкая температура возможная в природе.

Абсолютный ноль по Кельвину означает  минус 273,15 ° С и минус 459,67 F. Шкала Кельвина широко используется в научных приложениях. Единицы по шкале Кельвина имеют тот же размер, как и у шкалы Цельсия, за исключением того, что шкала Кельвина устанавливает самую низкую возможную температуру .

Коэффициенты пересчета видов температур

•        Фаренгейта в градусы Цельсия: вычтите 32, а затем умножить на 5, а затем разделить на 9;

•        Цельсия в градусы Фаренгейта: умножьте на 9, делим на 5, затем добавить 32;

•        Фаренгейта в Кельвина: вычтите 32, умножить на 5, разделить на 9, а затем добавить 273,15;

•        Кельвина в градусы Фаренгейта: вычтите 273,15, умножить на 1,8, а затем добавить 32;

•        Кельвина в градусы Цельсия: добавить 273;

•        Цельсия в Кельвина: вычтите 273.

Термометры используют материалы, которые изменяются в некотором роде, когда они нагреваются или охлаждаются.

Самыми распространенные ртутные или спиртовые, где жидкость расширяется, когда нагревается и сжимается при охлаждении, поэтому длина столба жидкости длиннее или короче в зависимости от нагретости.

Современные термометры калиброванные по виду температур как по Фаренгейту (используются в США), по Цельсию (во всем мире) и Кельвина (используется в основном учеными).

Источник: https://v-nayke.ru/?p=8684

О различных температурных шкалах

Шкалы температур

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
КельвинЦельсийФаренгейт
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

ОписаниеКельвинЦельсий ФаренгейтНьютонРеомюр
Абсолютный ноль0−273.15−459.67−90.14−218.52
Температура таяния смеси Фаренгейта (соли и льда в равных количествах)255.37−17.780−5.87−14.22
Температура замерзания воды (нормальные условия)273.1503200
Средняя температура человеческого тела¹310.036.898.212.2129.6
Температура кипения воды (нормальные условия)373.151002123380
Температура поверхности Солнца58005526998018234421

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)

oFoCoFoCoFoCoFoC
-459.67-450-400-350-300-250-200-190-180-170-160-150-140-130-120-110-100-95-90-85-80-75-70-65-273.15-267.8-240.0-212.2-184.4-156.7-128.9-123.3-117.8-112.2-106.7-101.1-95.6-90.0-84.4-78.9-73.3-70.6-67.8-65.0-62.2-59.4-56.7-53.9-60-55-50-45-40-35-30-25-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-51.1-48.3-45.6-42.8-40.0-37.2-34.4-31.7-28.9-28.3-27.8-27.2-26.7-26.1-25.6-25.0-24.4-23.9-23.3-22.8-22.2-21.7-21.1-20.6-4-3-2-1012345678910111213141516171819-20.0-19.4-18.9-18.3-17.8-17.2-16.7-16.1-15.6-15.0-14.4-13.9-13.3-12.8-12.2-11.7-11.1-10.6-10.0-9.4-8.9-8.3-7.8-7.22021222324253035404550556065707580859095100125150200-6.7-6.1-5.6-5.0-4.4-3.9-1.11.74.47.210.012.815.618.321.123.926.729.432.235.037.851.765.693.3

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.

Источник: https://meteoinfo.ru/t-scale

Реомюр и другие единицы измерения температуры

Шкалы температур
Здравствуйте уважаемые.С ранней юности смотря голливудские фильмы, я никак не мог привыкнуть к тому, что они по-иному измеряют температуру. Опять-таки, читая Рей Брэдбери вспоминаешь Фаренгейты. Но став чуть старше я узнал, что все еще сложнее и единиц измерения не 3, а целых 12.Давайте разберемся с ними.

Возможно,вам будет интересно.Итак…

Самая распространенная единица температуры — это Градус Цельсия (обозначение: °C).Именно она применяется в Международной системе единиц (СИ) наряду с кельвином. Используется всеми странами, кроме США, Багамских Островов, Белиза, Каймановых Островов и Либерии.

Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры.
Шкала Цельсия линейна в интервале от 0 до 100 °C и также линейно продолжается в области ниже 0 °C и выше 100 °C.

Первоначальное определение градуса Цельсия зависело от определения стандартного атмосферного давления, потому что и температура кипения воды (100), и температура таяния льда (0) зависят от этого параметра. Это не очень удобно для стандартизации единицы.

Согласно современному определению, один градус Цельсия равен одному кельвину (K), а ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C.

Раз мы с вами заговорили о Кельвине (русское обозначение: К; международное: K), или градусе Кельвина, как эта единица называлась до начала 70-х годов 20 века, то надо обозначить, что это единица термодинамической температуры в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ. Предложена в 1848 году. Определяется через значение постоянной Больцмана: 1,380649 × 10-23 Дж / К. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём.

Единица названа в честь английского физика Уильяма Томсона, которому было пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский из Айршира. В свою очередь, это звание пошло от реки Кельвин, протекающей через территорию университета Глазго.Шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15 единиц.

Распространенный в США и еще нескольких государствах Градус Фаренгейта (обозначение: °F) назван в честь немецкого учёного Габриеля Фаренгейта, предложившего в 1724 году шкалу для измерения температуры.

На шкале Фаренгейта температура таяния льда равна +32 °F, а температура кипения воды +212 °F (при нормальном атмосферном давлении). При этом один градус Фаренгейта равен 1/180 разности этих температур. Диапазон 0…+100 °F по шкале Фаренгейта примерно соответствует диапазону -17,8…+37,8 °C по шкале Цельсия. То есть нормальная температура человеческого тела по шкале Цельсия равна +36,6 °C, а по шкале Фаренгейта — +97,9 °F. Шкалы Цельсия и Фаренгейта пересекаются в точке -40 единиц, где указывают на одинаковую температуру. Абсолютному нулю на шкале Фаренгейта соответствует значение -459,67 °F

Близка к градусу Фаренгейта была такая единица, как Градус Рёмера (°Rø).

Эта температурная шкала была создана в 1701 году датским астрономом Оле Кристенсеном Рёмером и по сути стала прообразом шкалы Фаренгейта, который посещал Рёмера в 1708 году. Она 60 градусная.За нуль градусов берётся температура замерзания солёной воды.

Вторая точка — температура человеческого тела (30 градусов по измерениям Рёмера, то есть 42 °C). Тогда температура замерзания пресной воды получается как 7,5 градусов (1/8 шкалы), а температура кипения воды — 60 градусов. Ныне не используется.

Но и это далеко не последняя система.

Градус Реомюра (обозначение: °R) — единица измерения температуры, в которой температуры замерзания и кипения воды приняты за 0 и 80 градусов. Хотя практически вышла из употребления.

Предложена в 1730 году французским естествоиспытателем, натуралистом, энтомологом, физиком и математиком Р. А. Реомюром на основе…спирта 🙂

По ожиданиям Реомюра спирт расширяется приблизительно на 8 % (на 8,4 % по расчёту: коэффициент расширения спирта 0,00108 К−1) при нагреве от температуры таяния льда до температуры кипения (≈78 градусов Цельсия). Поэтому эту температуру Реомюр установил как 80 градусов на своей шкале, на которой одному градусу соответствовало расширение спирта на 1 тысячную, а ноль шкалы был выбран как температура замерзания воды. Однако из-за того, что в качестве жидкости в те времена использовался не только спирт, но и различные его водные растворы, то многими изготовителями и пользователями термометров ошибочно считалось, что 80 градусов Реомюра — это температура кипения воды. Из равенства 100 градусов Цельсия = 80 градусов Реомюра получается 1 °C = 0,8 °R (соответственно 1 °R = 1,25 °C). Хотя на самом деле на оригинальной шкале Реомюра должно быть 1 °R = 0,925 °C. В 1772 году во Франции в качестве стандартной была принята температура кипения воды, равная 110 градусам Реомюра.

У нас в России в свое время был широко распространен Градус Делиля (обозначение: °Д или °D). Эта шкала была изобретена французским астрономом Жозефом Николя Делилем,который работал в России и схожа с температурной шкалой Реомюра. Использовалась в России вплоть до XVIII века.

В 1732 году Делиль в Санкт-Петербурге создал термометр, использующий ртуть в качестве рабочей жидкости. В качестве нуля была выбрана температура кипения воды. За один градус было принято такое изменение температуры, которое приводило к уменьшению объёма ртути на одну стотысячную.

Таким образом, температура таяния льда составила 2400 градусов.

Однако позже столь дробная шкала показалась избыточной, и уже зимой 1738 года коллега Делиля по петербургской академии, медик Иосия Вейтбрехт, уменьшил число ступеней от температуры кипения до температуры замерзания воды до 150 (у некоторых термометров 120) градусов.

Именно этой шкалой пользовались многие российские академики, в том числе Михаил Ломоносов, который, однако «перевернул» её, расположив ноль в точке замерзания, а 150 градусов — в точке кипения воды.

Первой температурной шкалой с фиксированым нулем был Градус Гука (°H).

Прообразом для созданной великим Робертом Гуком шкалы стал попавший к нему в 1661 термометр из Флоренции. В изданной через год «Микрографии» Гука встречается описание разработанной им шкалы. Гук определил один градус как изменение объёма спирта на 1/500, т. е. один градус Гука равен примерно 2,4 °C.

В 1663 году члены Королевского общества согласились использовать термометр Гука в качестве стандартного и сравнивать с ним показания других термометров. Голландский физик Христиан Гюйгенс в 1665 г. вместе с Гуком предложил использовать температуры таяния льда и кипения воды для создания шкалы температур.

Это была первая шкала с фиксированным нулём и отрицательными значениями.Первые внятные метеорологические рекорды были записаны с использованием шкалы Гука–Гюйгенса. Так наибольшую летнюю жару Гук описал как 13 градусов (31 °C), наибольший холод зимой как −7 градусов (−17 °C)

Не отставил и другой великий англичанин.

Была и такая шкала как Градус Ньютона (обозначение: °N)

Температурная шкала Ньютона была разработана Исааком Ньютоном в 1701 году для проведения теплофизических исследований и стала, вероятно, прообразом шкалы Цельсия.В качестве термометрической жидкости Ньютон использовал льняное масло. За ноль градусов Ньютон взял температуру замерзания пресной воды, а температуру человеческого тела он обозначил как 12 градусов. Таким образом, температура кипения воды стала равна 33 градусам.

Еще одна историческая единица температуры — это Градус Дальтона (обозначение: °Dа) Он не имеет определённого значения, поскольку шкала Дальтона — логарифмическая.

Шкала Дальтона была разработана Джоном Дальтоном для проведения измерений при высоких температурах, поскольку обычные термометры с равномерной шкалой давали ошибку из-за неравномерного расширения термометрической жидкости.Нуль шкалы Дальтона соответствует нулю Цельсия.

Отличительной чертой шкалы Дальтона является то, что в ней абсолютный нуль равен −∞ °Da, то есть он является недостижимой величиной

Лейденский градус (обозначение °L или ÐL) — историческая единица температуры, использовавшаяся в начале XX века для измерения криогенных температур ниже −183 °C.

Эта шкала происходит из Лейдена, где с 1897 года находилась лаборатория Камерлинг-Оннеса. В 1957 году Х. ван Дийк и М. Дюро ввели эту шкалу. За ноль градусов бралась температура кипения стандартного жидкого водорода (−253 °C), состоящего на 75 % из ортоводорода и на 25 % из параводорода. Вторая реперная точка — температура кипения жидкого кислорода (−193 °C).

Еще есть Шкала Ранкина (измеряется в градусах Ранкина — °Ra) — абсолютная температурная шкала, названа по имени шотландского физика Уильяма Ранкина. Используется в англоязычных странах для инженерных термодинамических расчётов.

Шкала Ранкина начинается при температуре абсолютного нуля, точка замерзания воды соответствует 491,67 °Ra, точка кипения воды 671,67 °Ra. Число градусов между точками замерзания и кипения воды по шкале Фаренгейта и Ранкина одинаково и равно 180.Соотношение между кельвином и градусом Ранкина: 1 K = 1,8 °Ra, градусы Фаренгейта переводятся в градусы Ранкина по формуле °Ra = °F + 459,67.

Ну и наконец, Планковская температура — единица температуры в планковской системе единиц; названа в честь немецкого учёного-физика Макса Планка.

В планковской системе в качестве основных единиц выбраны следующие фундаментальные физические постоянные: скорость света, гравитационная постоянная, постоянная Дирака (постоянная Планка, делённая на 2π) и постоянная Больцмана.

Планковская температура — одна из планковских единиц, представляющих собой фундаментальный предел в квантовой механике. Современная физическая теория не способна описать что-либо с более высокой температурой из-за отсутствия в ней разработанной квантовой теории гравитации.

Выше планковской температуры энергия частиц становится настолько большой, что гравитационные силы между ними становятся сравнимы с остальными фундаментальными взаимодействиями.

В соответствии с текущими представлениями космологии, это температура Вселенной в первый момент (планковское время) Большого взрыва.Вот такие вот дела. Надеюсь Вам было интересно 🙂

Приятного времени суток.

Источник: https://id77.livejournal.com/2670314.html

Booksm
Добавить комментарий