ტემპერატურის სასწორები: ცელსიუსი, ფარენჰეიტი, კელვინი და რანკინი

ტემპერატურა არის მატერიის თვისება, რომელიც წარმოადგენს მის შემადგენელი ნაწილაკების შინაგან მოძრაობას. ინსტრუმენტი, რომელიც გამოიყენება მის გასაზომად, არის თერმომეტრი.

დღეს ყველაზე ხშირად გამოყენებული ტემპერატურის სასწორებია:

• ცელსიუსის ან ცენტიგრადის მასშტაბი (ºC)
• ფარენჰეიტის მასშტაბი (ºF)
• კელვინის სკალა (K)

არსებობს მეოთხე მასშტაბი, რანკინის სკალა, რომელიც გამოუყენებელია. თითოეული მასშტაბი ემყარება გარკვეულ ფენომენებს ან ფიქსირებულ წერტილებს, რომლებიც ემსახურება გაზომვის დიაპაზონის და ხარისხების განსაზღვრას. მაგალითად, ცელსიუსის მასშტაბი განისაზღვრა წყლის დნობის წერტილიდან და დუღილის წერტილიდან.

აბსოლუტური ნული არის ყველაზე ცივი ტემპერატურა, რომელიც შეიძლება დაფიქსირდეს. ეს იმიტომ ხდება, რომ ნაწილაკების სიჩქარე ან მათი კინეტიკური ენერგია ნულდება, ანუ ნაწილაკები ჩერდებიან.

აბსოლუტური ნულის ეკვივალენტები სხვადასხვა მასშტაბებში არის:

• ცელსიუსი: -273ºC
• ფარენჰეიტი: -459,7ºF
• კელვინი: 0K

ფარენჰაიტის მასშტაბი

ფარენჰაიტის სკალა არის ტემპერატურის სკალა, რომელიც გამოიყენება შეერთებულ შტატებში, ლიბერიასა და ბაჰამის კუნძულებზე, სხვათა შორის. მისი სიმბოლოა °F და იკითხება ფარენჰეიტის გრადუსით.

ფიზიკოსმა დანიელ ფარენჰაიტმა (1686-1736) აღწერა სასწორი, რომელიც მის სახელს ატარებს 1724 წელს. იგი ეფუძნება ორ ფიქსირებულ წერტილს: ტემპერატურას, რომლის დროსაც წყალი იყინება (32ºF) და ტემპერატურა, რომლის დროსაც წყალი დუღს (212ºF). განსხვავება ამ ორ წერტილს შორის არის 180 გრადუსი, ამიტომ თითოეული ხარისხი წარმოადგენს 1/180-ს.

თავდაპირველად, ფარენჰაიტმა ჩამოაყალიბა მასშტაბი სამი ფიქსირებული წერტილის გამოყენებით: უმაღლესი წერტილი იყო ადამიანის სხეულის ტემპერატურა (96ºF), შუა წერტილი იყო ყინულისა და წყლის ნარევის ტემპერატურა (32ºF), ხოლო ყველაზე დაბალი წერტილი იყო თანაბარი ნაწილების ყინულის, მარილისა და ნარევის ტემპერატურა. წყალი (0ºF).

ფარენჰეიტის გრადუსიდან ცელსიუსის გრადუსიდან გადასაყვანად გამოიყენება შემდეგი ფორმულა:

ტემპერატურა ფარენჰეიტში = (9/5 ტემპერატურა გრადუს ცელსიუსში) + 32

ანუ: ტემპერატურა ფარენჰეიტის გრადუსით უდრის ტემპერატურის ცხრა მეხუთედს გრადუს ცელსიუსში პლუს 32. მაგალითად, თუ გვსურს ოთახის ტემპერატურა 23 ºC-დან ºF-მდე გადავიტანოთ, ვაკეთებთ შემდეგს:

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

ასე რომ, 23ºC უდრის 73.4ºF. ფარენჰეიტის და ცელსიუსის სკალა იკვეთება -40º-ზე, ანუ -40ºC უდრის -40ºF-ს.

ცელსიუსის ან ცენტიგრადის მასშტაბი

ცელსიუსის მასშტაბი არის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ტემპერატურის მასშტაბი მსოფლიოში. მისი სიმბოლოა ºC და იკითხება გრადუსი ცელსიუსი ან ცელსიუსი.

1742 წელს შვედმა ასტრონომმა ანდერს ცელსიუსმა (1701-1744) შემოგვთავაზა ორი ფიქსირებული წერტილი თავისი მასშტაბის შესაქმნელად. ტემპერატურა: ყინულის დნობის წერტილი იქნება 0 ºC და წყლის დუღილის წერტილი იქნება 100 °C

ცელსიუსის მასშტაბი და კელვინის მასშტაბი დაკავშირებულია ფორმულით:

ტემპერატურა ცელსიუსში (ºC) = ტემპერატურა კელვინში (K) - 273,15

მაგალითად, ჩვენ გვინდა გადავიტანოთ 300 K გრადუსამდე. ამისათვის ჩვენ გამოვაკლებთ 273.15 300 K-ს:

TºC=300K-273.15=26.85ºC

ანუ 300K არის 26.85 ºC.

კელვინის მასშტაბი

კელვინი არის ტემპერატურის ერთეული საერთაშორისო სისტემაში და ყველაზე მეტად გამოიყენება სამეცნიერო კონტექსტში. მისი სიმბოლოა K და იკითხება კელვინი. მაგალითად, მზის გვირგვინის ტემპერატურა 1 მილიონი კელვინია, ხოლო მზის შიდა ნაწილი 10 მილიონი კელვინია.

კელვინის განსასაზღვრად, უნდა ვიცოდეთ, რომ წყლის სამმაგი წერტილი არის წერტილი, სადაც შეგვიძლია ვიპოვოთ წყალი მის სამ მდგომარეობაში: თხევადი, მყარი და აირი.

ეს ტემპერატურა დადგინდა 273,16 K საერთაშორისო შეთანხმებით 1954 წელს. აქედან გამომდინარე, კელვინი განისაზღვრება, როგორც წყლის სამმაგი წერტილის თერმოდინამიკური ტემპერატურის წილადი 1/273.16.

კელვინის მასშტაბი ერთადერთია, რომელიც ეფუძნება თერმოდინამიკურ პრინციპებს და არა იმაზე, თუ როგორ იქცევა გარკვეული მასალა.

უილიამ ტომსონი (1824-1907), ცნობილი როგორც ლორდ კელვინი, აბსოლუტური ტემპერატურის კონცეფციის პიონერი იყო თერმოდინამიკური თვალსაზრისით. ის ამტკიცებდა, რომ აბსოლუტური ტემპერატურის კონცეფცია არ უნდა იყოს მიბმული რაიმე თვისებასთან ნებისმიერი კონკრეტული მატერიალური ნივთიერების და ეს ტემპერატურა უნდა იყოს ფიზიკური რაოდენობა გაზომვადი.

რანკინის სკალა

რანკინის სკალა არის თერმოდინამიკური ტემპერატურა, რომელსაც აქვს სიმბოლო ºR და იკითხება რანკინის გრადუსით. ეს სახელი მიიღო ინჟინერმა და ფიზიკოსმა უილიამ რანკინმა, რომელმაც ის 1859 წელს შემოგვთავაზა.

რანკინის სკალა იყენებს ფარენჰეიტის ხარისხს, მაგრამ იზომება აბსოლუტური ნულიდან, როგორც კელვინის სკალა. ეს მასშტაბი ამჟამად მოძველებულია.

კონვერტაციის ფორმულები ტემპერატურის სასწორებს შორის

თითოეულ ტემპერატურულ სკალას შორის ურთიერთობის გაცნობით, ჩვენ შეგვიძლია გავაკეთოთ შესაბამისი კონვერტაციები შემდეგი ფორმულების მიხედვით:

დაწყებული ºC	დაწყებული კ	იწყება °F-დან	ºR-დან
ºC-ზე	-	თC=ტკ-273.15	თC=5/9 (ტფ-32)	თC=5/9Tრ-273.15
კ	T\კ=Tc +273	-	თკ=5/9 (ტფ+459.67)	თკ=5/9Tრ
°F-ზე	თფ=9/5TC +32	თფ=9/5Tკ-459.67	-	თფ=ტრ-459.67
ºR	თრ=9/5TC+491.67	თრ=9/5Tკ	თრ=ტფ+459.67	-

თქვენ ასევე შეიძლება დაგაინტერესოთ ნახვა:

• განსხვავება სითბოსა და ტემპერატურას შორის
• გამტარობა, კონვექცია და გამოსხივება
• მატერიის მდგომარეობა და მატერიის თვისებები

ცნობები

მაჩინი, გ. (2017) თავი 4 ტემპერატურის სასწორები: წარსული, აწმყო და მომავალი: 1700-2050 წწ. In: Cooper M, Grozler J. ზუსტი ზომები ერთეულების ისტორია 1791-2018 წლებში. IOP გამომცემლობა

ტემპერატურა და თერმომეტრიული სასწორები. In: Slavat, J (რეჟისორი) (1988) Salvat Encyclopedia of Science and Technology- ტომი 13. სალვატის რედაქტორები. ბარსელონა, ესპანეთი.

ზეინი, ს. (2021) თერმოდინამიკა და სტატისტიკური მექანიკა. IOP გამომცემლობა.