तापमान पैमाने: सेल्सियस, फारेनहाइट, केल्विन और रैंकिन

तापमान पदार्थ का एक गुण है जो इसे बनाने वाले कणों की आंतरिक गति का प्रतिनिधित्व करता है। इसे मापने के लिए जिस यंत्र का प्रयोग किया जाता है वह थर्मामीटर है।

आज सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला तापमान पैमाना हैं:

• सेल्सियस या सेंटीग्रेड स्केल (ºC)
• फारेनहाइट स्केल (ºF)
• केल्विन स्केल (के)

एक चौथा पैमाना है, रैंकिन पैमाना, जो अनुपयोगी है। प्रत्येक पैमाना कुछ निश्चित घटनाओं या निश्चित बिंदुओं पर आधारित होता है, जो माप की सीमा और डिग्री को परिभाषित करने के लिए कार्य करता है। उदाहरण के लिए, सेल्सियस पैमाने को पानी के गलनांक और क्वथनांक से परिभाषित किया गया था।

निरपेक्ष शून्य सबसे ठंडा तापमान है जिसे रिकॉर्ड किया जा सकता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि कणों की गति या उनकी गतिज ऊर्जा शून्य हो जाती है, यानी कण रुक जाते हैं।

विभिन्न पैमानों में निरपेक्ष शून्य की तुल्यताएँ हैं:

• सेल्सियस: -273ºC
• फारेनहाइट: -459.7ºF
• केल्विन: 0K

फारेनहाइट स्केल

फ़ारेनहाइट पैमाना संयुक्त राज्य अमेरिका, लाइबेरिया और बहामास में इस्तेमाल किया जाने वाला तापमान पैमाना है। इसका प्रतीक °F है और इसे डिग्री फारेनहाइट में पढ़ा जाता है।

भौतिक विज्ञानी डैनियल फारेनहाइट (1686-1736) ने उस पैमाने का वर्णन किया जो 1724 में उसका नाम रखता है। यह दो निश्चित बिंदुओं पर आधारित है: वह तापमान जिस पर पानी जमता है (32ºF) और वह तापमान जिस पर पानी उबलता है (212ºF)। इन दो बिंदुओं के बीच का अंतर 180 डिग्री है, इसलिए प्रत्येक डिग्री 1/180 का प्रतिनिधित्व करती है।

मूल रूप से, फ़ारेनहाइट ने तीन निश्चित बिंदुओं का उपयोग करके पैमाने तैयार किया: उच्चतम बिंदु मानव शरीर का तापमान (96ºF) था, मध्य बिंदु बर्फ और पानी (32ºF) के मिश्रण का तापमान था, और निम्नतम बिंदु बर्फ, नमक और समान भागों के मिश्रण का तापमान था। पानी (0ºF)।

डिग्री फ़ारेनहाइट को डिग्री सेल्सियस से बदलने के लिए निम्न सूत्र का उपयोग किया जाता है:

डिग्री फारेनहाइट में तापमान = (डिग्री सेल्सियस में 9/5 तापमान) + 32

यानी: डिग्री फ़ारेनहाइट में तापमान डिग्री सेल्सियस प्लस 32 में तापमान के नौ-पांचवें हिस्से के बराबर है। उदाहरण के लिए, यदि हम कमरे के तापमान को 23 C से ºF में बदलना चाहते हैं तो हम निम्न कार्य करते हैं:

TºF=9/5 x (23 ºC) + 32= 41.4 +32= 73.4 ºF।

तो, 23ºC 73.4ºF के बराबर है। फारेनहाइट स्केल और सेल्सियस स्केल -40º पर प्रतिच्छेद करते हैं, यानी -40ºC -40ºF के बराबर है।

सेल्सियस या सेंटीग्रेड स्केल

सेल्सियस पैमाना दुनिया भर में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला तापमान पैमाना है। इसका प्रतीक ºC है और इसे डिग्री सेल्सियस या सेंटीग्रेड पढ़ा जाता है।

1742 में, स्वीडिश खगोलशास्त्री एंडर्स सेल्सियस (1701-1744) ने अपना पैमाना बनाने के लिए दो निश्चित बिंदुओं का प्रस्ताव रखा तापमान: बर्फ का गलनांक 0 C का प्रतिनिधित्व करेगा और पानी का क्वथनांक 100. होगा डिग्री सेल्सियस

सेल्सियस पैमाने और केल्विन पैमाने सूत्र द्वारा संबंधित हैं:

डिग्री सेल्सियस (ºC) में तापमान = केल्विन (K) में तापमान - 273.15

उदाहरण के लिए, हम 300 K को सेंटीग्रेड में बदलना चाहते हैं। ऐसा करने के लिए हम 300 K से 273.15 घटाते हैं:

TºC=300K-273.15= 26.85ºC

यानी 300K यानी 26.85 C.

केल्विन स्केल

केल्विन अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में तापमान की इकाई है और वैज्ञानिक संदर्भ में सबसे अधिक उपयोग की जाती है। इसका प्रतीक K है और इसे केल्विन पढ़ा जाता है। उदाहरण के लिए, सौर कोरोना का तापमान 1 मिलियन केल्विन है, जबकि सूर्य के आंतरिक भाग का माप 10 मिलियन केल्विन है।

केल्विन को परिभाषित करने के लिए, हमें यह जानना होगा कि पानी का त्रिगुण बिंदु वह बिंदु है जहाँ हम पानी को उसकी तीन अवस्थाओं: तरल, ठोस और गैस में पा सकते हैं।

1954 में अंतरराष्ट्रीय समझौते द्वारा यह तापमान 273.16 K के रूप में स्थापित किया गया था। इसलिए एक केल्विन को पानी के त्रिगुण बिंदु के थर्मोडायनामिक तापमान के अंश 1/273.16 के रूप में परिभाषित किया गया है।

केवल केल्विन पैमाना थर्मोडायनामिक सिद्धांतों पर आधारित है, न कि एक निश्चित सामग्री के व्यवहार पर।

विलियम थॉमसन (1824-1907), जिन्हें लॉर्ड केल्विन के नाम से जाना जाता है, ने थर्मोडायनामिक शब्दों में निरपेक्ष तापमान की अवधारणा का बीड़ा उठाया। उन्होंने जोर देकर कहा कि पूर्ण तापमान की अवधारणा को किसी भी संपत्ति से नहीं बांधना चाहिए किसी विशेष भौतिक पदार्थ का, और वह तापमान एक भौतिक मात्रा होना चाहिए मापने योग्य

रैंकिन स्केल

रैंकिन स्केल एक थर्मोडायनामिक तापमान होता है जिसका प्रतीक ºR होता है और इसे डिग्री रैंकिन पढ़ा जाता है। यह नाम इंजीनियर और भौतिक विज्ञानी विलियम रैंकिन द्वारा प्राप्त करता है जिन्होंने इसे 1859 में प्रस्तावित किया था।

रैंकिन स्केल फ़ारेनहाइट डिग्री की तरह डिग्री का उपयोग करता है, लेकिन इसे केल्विन स्केल की तरह निरपेक्ष शून्य से मापा जाता है। यह पैमाना वर्तमान में बहिष्कृत है।

तापमान पैमानों के बीच रूपांतरण सूत्र

प्रत्येक तापमान पैमाने के बीच संबंधों को जानने के बाद, हम निम्नलिखित सूत्रों का पालन करके संबंधित रूपांतरण कर सकते हैं:

सी. शुरू करना	K. से शुरू	°F. से शुरू हो रहा है	R. से
सी. पर	-	टीसी= टीक-273.15	टीसी=5/9(टीएफ-32)	टीसी=5/9टीआर-273.15
ए को	टी\क=टीसी +273	-	टीक=5/9(टीएफ+459.67)	टीक=5/9टीआर
°F. पर	टीएफ=9/5Tसी +32	टीएफ=9/5Tक-459.67	-	टीएफ= टीआर-459.67
एक R	टीआर=9/5Tसी+491.67	टीआर=9/5Tक	टीआर= टीएफ+459.67	-

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संदर्भ

माचिन, जी. (2017) अध्याय 4 तापमान पैमाने: अतीत, वर्तमान और भविष्य: 1700-2050। इन: कूपर एम, ग्रोज़लर जे। सटीक आयाम 1791-2018 से इकाइयों का इतिहास। आईओपी प्रकाशन

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ज़ैन, एस। (2021) ऊष्मप्रवैगिकी और सांख्यिकीय यांत्रिकी। आईओपी प्रकाशन।