Temperatūras skalas: Celsija, Fārenheita, Kelvina un Rankine
Temperatūra ir matērijas īpašība, kas atspoguļo to veidojošo daļiņu iekšējo kustību. Instruments, ko izmanto tā mērīšanai, ir termometrs.
Mūsdienās visbiežāk izmantotās temperatūras skalas ir:
- Celsija vai Celsija skala (ºC)
- Fārenheita skala (ºF)
- Kelvina skala (K)
Ir ceturtā skala, Rankine skala, kas netiek izmantota. Katra skala ir balstīta uz noteiktām parādībām vai fiksētiem punktiem, kas kalpoja mērījumu diapazona un pakāpes noteikšanai. Piemēram, Celsija skala tika noteikta no ūdens kušanas punkta un viršanas temperatūras.
Absolūtā nulle ir aukstākā temperatūra, ko var reģistrēt. Tas notiek tāpēc, ka daļiņu ātrums vai to kinētiskā enerģija kļūst par nulli, tas ir, daļiņas apstājas.
Absolūtās nulles ekvivalences dažādās skalās ir:
- Celsija: -273ºC
- Fārenheits: -459,7ºF
- Kelvins: 0K
Fārenheita skala
Fārenheita skala ir temperatūras skala, ko cita starpā izmanto Amerikas Savienotajās Valstīs, Libērijā un Bahamu salās. Tās simbols ir °F, un tas ir nolasāms Fārenheita grādos.
Fiziķis Daniels Fārenheits (1686-1736) aprakstīja skalu, kas nes viņa vārdu 1724. gadā. Tas ir balstīts uz diviem fiksētiem punktiem: temperatūru, kurā ūdens sasalst (32ºF) un temperatūru, kurā ūdens vārās (212ºF). Atšķirība starp šiem diviem punktiem ir 180 grādi, tāpēc katrs grāds ir 1/180.
Sākotnēji Fārenheita skalu formulēja, izmantojot trīs fiksētus punktus: augstākais punkts bija cilvēka ķermeņa temperatūra (96ºF), Vidējais punkts bija ledus un ūdens maisījuma temperatūra (32ºF), bet zemākais punkts bija vienādu daļu ledus, sāls un maisījuma temperatūra. ūdens (0ºF).
Lai pārvērstu Fārenheita grādus no grādiem pēc Celsija, tiek izmantota šāda formula:
Temperatūra Fārenheita grādos = (9/5 temperatūra Celsija grādos) + 32
Tas ir: temperatūra Fārenheita grādos ir vienāda ar deviņām piektdaļām no temperatūras grādos pēc Celsija plus 32. Piemēram, ja vēlamies konvertēt telpas temperatūru no 23 ºC uz ºF, mēs rīkojamies šādi:
TºF = 9/5 x (23 ºC) + 32 = 41,4 +32 = 73,4 ºF.
Tātad 23ºC ir vienāds ar 73,4ºF. Fārenheita skala un Celsija skala krustojas pie -40º, tas ir, -40ºC ir vienāds ar -40ºF.
Celsija vai Celsija skala
Celsija skala ir pasaulē visplašāk izmantotā temperatūras skala. Tās simbols ir ºC, un tas ir nolasāms pēc Celsija vai Celsija grādiem.
1742. gadā zviedru astronoms Anderss Celsiuss (1701-1744) ierosināja divus fiksētus punktus, lai izveidotu savu mērogu. temperatūra: ledus kušanas temperatūra būtu 0 ºC un ūdens viršanas temperatūra būtu 100 °C
Celsija skala un Kelvina skala ir saistītas ar formulu:
Temperatūra Celsija grādos (ºC) = temperatūra Kelvinos (K) - 273,15
Piemēram, mēs vēlamies konvertēt 300 K uz grādiem pēc Celsija. Lai to izdarītu, no 300 K atņemam 273,15:
TºC=300K-273,15=26,85ºC
Tas ir, 300K ir 26,85 ºC.
Kelvina skala
Kelvins ir temperatūras mērvienība starptautiskajā sistēmā un visvairāk izmantotā zinātniskajā kontekstā. Tā simbols ir K, un tas ir nolasīts kelvins. Piemēram, Saules vainaga temperatūra ir 1 miljons kelvinu, savukārt Saules iekšpuse mēra 10 miljonus kelvinu.
Lai definētu kelvinu, mums jāzina, ka ūdens trīskāršais punkts ir punkts, kurā mēs varam atrast ūdeni tā trīs stāvokļos: šķidrā, cietā un gāzveida.
Šī temperatūra tika noteikta kā 273,16 K ar starptautisku vienošanos 1954. gadā. Tādējādi kelvins tiek definēts kā daļa 1/273,16 no ūdens trīskāršā punkta termodinamiskās temperatūras.
Kelvina skala ir vienīgā, kuras pamatā ir termodinamiskie principi, nevis noteikta materiāla uzvedība.
Viljams Tomsons (1824-1907), pazīstams kā Lords Kelvins, bija absolūtās temperatūras jēdziena aizsācējs termodinamiskā izteiksmē. Viņš uzstāja, ka absolūtās temperatūras jēdzienu nevajadzētu saistīt ar kādu īpašumu jebkuras konkrētas materiālas vielas, un šai temperatūrai jābūt fiziskam daudzumam izmērāms.
Rankine skala
Rankine skala ir termodinamiskā temperatūra, kurai ir simbols ºR un tiek nolasīta ranga grādos. Šo nosaukumu to ieguvis inženieris un fiziķis Viljams Rankins, kurš to ierosināja 1859. gadā.
Rankine skala izmanto grādu kā Fārenheita grādu, bet mēra no absolūtās nulles, piemēram, Kelvina skalā. Šī skala pašlaik ir novecojusi.
Pārrēķina formulas starp temperatūras skalām
Zinot attiecības starp katru temperatūras skalu, mēs varam veikt atbilstošos pārrēķinus, izmantojot šādas formulas:
| sākot no ºC | Sākot no K | Sākot ar °F | No ºR | |
|---|---|---|---|---|
| ºC temperatūrā | - | TC=TK-273.15 | TC=5/9 (TF-32) | TC=5/9TR-273.15 |
| A K | T\K=Tc +273 | - | TK=5/9 (TF+459.67) | TK=5/9TR |
| pie °F | TF=9/5TC +32 | TF=9/5TK-459.67 | - | TF=TR-459.67 |
| A ºR | TR=9/5TC+491.67 | TR=9/5TK | TR=TF+459.67 | - |
Iespējams, jūs interesēs arī:
- Atšķirība starp siltumu un temperatūru
- Vadītspēja, konvekcija un starojums
- Vielas stāvokļi un vielas īpašības
Atsauces
Mašins, G. (2017) 4. nodaļa Temperatūras skalas: pagātne, tagadne un nākotne: 1700-2050. In: Kūpers M, Grozlers Dž. Precīzi izmēri Vienību vēsture no 1791. līdz 2018. gadam. IOP Publishing
Temperatūras un termometriskās skalas. In: Slavat, J (režisors) (1988) Salvat Encyclopedia of Science and Technology- 13. sējums. Salvat redaktori. Barselona, Spānija.
Zeins, S. (2021) Termodinamika un statistikas mehānika. IOP Publishing.
