Scale de temperatură: Celsius, Fahrenheit, Kelvin și Rankine

Temperatura este o proprietate a materiei care reprezintă mișcarea internă a particulelor care o constituie. Instrumentul folosit pentru măsurarea acestuia este termometrul.

Cele mai frecvent utilizate scale de temperatură astăzi sunt:

• scară Celsius sau centigrade (ºC)
• Scara Fahrenheit (ºF)
• Scara Kelvin (K)

Există o a patra scară, scala Rankine, care este în neutilizare. Fiecare scară se bazează pe anumite fenomene sau puncte fixe, care au servit la definirea intervalului și a gradelor de măsurare. De exemplu, scara Celsius a fost definită de la punctul de topire și punctul de fierbere al apei.

Zero absolut este cea mai rece temperatură care poate fi înregistrată. Acest lucru se întâmplă deoarece viteza particulelor sau energia lor cinetică devine zero, adică particulele se opresc.

Echivalența zeroului absolut la diferitele scale sunt:

• Celsius: -273ºC
• Fahrenheit: -459,7 °F
• Kelvin: 0K

Scara Fahrenheit

Scara Fahrenheit este scara de temperatură folosită în Statele Unite, Liberia și Bahamas, printre altele. Simbolul său este °F și se citește în grade Fahrenheit.

Fizicianul Daniel Fahrenheit (1686-1736) a descris scara care îi poartă numele în 1724. Se bazează pe două puncte fixe: temperatura la care apa îngheață (32ºF) și temperatura la care fierbe apa (212ºF). Diferența dintre aceste două puncte este de 180 de grade, deci fiecare grad reprezintă 1/180.

Inițial, Fahrenheit a formulat scala folosind trei puncte fixe: cel mai înalt punct a fost temperatura corpului uman (96ºF), Punctul de mijloc era temperatura unui amestec de gheață și apă (32ºF), iar punctul cel mai scăzut era temperatura unui amestec de părți egale de gheață, sare și apă (0ºF).

Pentru a converti grade Fahrenheit din grade Celsius se folosește următoarea formulă:

Temperatura în grade Fahrenheit = (9/5 temperatura în grade Celsius) + 32

Adică: temperatura în grade Fahrenheit este egală cu nouă cincimi din temperatura în grade Celsius plus 32. De exemplu, dacă dorim să convertim temperatura camerei de la 23 ºC la ºF, facem următoarele:

TºF=9/5 x (23 ºC) + 32= 41,4 +32= 73,4 ºF.

Deci, 23 °C este egal cu 73,4 °F. Scara Fahrenheit și scara Celsius se intersectează la -40º, adică -40ºC este egal cu -40ºF.

Scala Celsius sau centigrade

Scara Celsius este cea mai utilizată scară de temperatură la nivel mondial. Simbolul său este ºC și se citește grade Celsius sau centigrade.

În 1742, astronomul suedez Anders Celsius (1701-1744) a propus două puncte fixe pentru a-și face scara de temperatura: punctul de topire al gheții ar reprezenta 0 ºC, iar punctul de fierbere al apei ar fi 100 °C

Scara Celsius și scara Kelvin sunt legate prin formula:

Temperatura în grade Celsius (ºC) = Temperatura în Kelvin (K)- 273,15

De exemplu, vrem să convertim 300 K în centigrade. Pentru a face acest lucru, scadem 273,15 din 300 K:

TºC=300K-273,15= 26,85ºC

Adică 300K înseamnă 26,85 ºC.

scara Kelvin

Kelvinul este unitatea pentru temperatură în Sistemul Internațional și cea mai utilizată în context științific. Simbolul său este K și se citește kelvin. De exemplu, coroana solară are o temperatură de 1 milion kelvin, în timp ce interiorul Soarelui măsoară 10 milioane kelvin.

Pentru a defini kelvinul, trebuie să știm că punctul triplu al apei este punctul în care putem găsi apă în cele trei stări ale sale: lichidă, solidă și gazoasă.

Această temperatură a fost stabilită la 273,16 K prin acord internațional în 1954. Prin urmare, un kelvin este definit ca fracțiunea 1/273,16 din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei.

Scara Kelvin este singura bazată pe principii termodinamice și nu pe modul în care se comportă un anumit material.

William Thomson (1824-1907), cunoscut sub numele de Lord Kelvin, a inițiat conceptul de temperatură absolută în termeni termodinamici. El a insistat că conceptul de temperatură absolută nu trebuie legat de nicio proprietate a oricărei substanțe materiale particulare și acea temperatură ar trebui să fie o mărime fizică măsurabile.

Scala Rankine

Scala Rankine este o temperatură termodinamică care are simbolul ºR și se citește în grade rangin. Acesta primește acest nume de la inginerul și fizicianul William Rankine care l-a propus în 1859.

Scala Rankine folosește gradul ca și gradul Fahrenheit, dar este măsurat de la zero absolut ca scala Kelvin. Această scară este în prezent depreciată.

Formule de conversie între scalele de temperatură

Cunoscând relațiile dintre fiecare scară de temperatură, putem face conversiile corespunzătoare urmând următoarele formule:

incepand ºC	Pornind de la K	Începând cu °F	De la ºR
la ºC	-	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
la °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	-

De asemenea, ați putea fi interesat să vedeți:

• Diferența dintre căldură și temperatură
• Conducție, convecție și radiație
• Stările materiei și proprietățile materiei

Referințe

Machin, G. (2017) Capitolul 4 Scale de temperatură: trecut, prezent și viitor: 1700-2050. În: Cooper M, Grozler J. Precise Dimensions O istorie a unităților din 1791-2018. Editura IOP

Scale de temperatură și termometrice. În: Slavat, J (director) (1988) Salvat Encyclopedia of Science and Technology- volumul 13. Editori Salvat. Barcelona, ​​Spania.

Zayn, S. (2021) Termodinamică și mecanică statistică. Editura IOP.