Температурные шкалы: Цельсия, Фаренгейта, Кельвина и Ренкина.
Температура — это свойство материи, которое представляет собой внутреннее движение составляющих ее частиц. Прибор, используемый для его измерения, — термометр.
В настоящее время наиболее часто используемыми температурными шкалами являются:
- Цельсия или стоградусная шкала (ºC)
- Шкала Фаренгейта (ºF)
- Шкала Кельвина (К)
Существует четвертая шкала, шкала Ренкина, которая не используется. Каждая шкала основана на определенных явлениях или фиксированных точках, которые служили для определения диапазона и степени измерения. Например, шкала Цельсия была определена по температуре плавления и кипения воды.
Абсолютный ноль — это самая низкая температура, которую можно зафиксировать. Происходит это потому, что скорость частиц или их кинетическая энергия становятся равными нулю, то есть частицы останавливаются.
Эквивалентности абсолютного нуля в разных шкалах:
- Цельсия: -273ºC
- Фаренгейты: -459,7ºF
- Кельвин: 0K
шкала Фаренгейта
Шкала Фаренгейта — это температурная шкала, используемая, в частности, в США, Либерии и на Багамах. Его символ °F, и он читается в градусах по Фаренгейту.
Физик Даниэль Фаренгейт (1686-1736) описал шкалу, носящую его имя, в 1724 году. Он основан на двух фиксированных точках: температуре замерзания воды (32ºF) и температуре кипения воды (212ºF). Разница между этими двумя точками составляет 180 градусов, поэтому каждый градус соответствует 1/180.
Первоначально шкала Фаренгейта формулировалась с использованием трех фиксированных точек: самой высокой точкой была температура человеческого тела (96ºF), Средней точкой была температура смеси льда и воды (32ºF), а самой низкой точкой была температура смеси равных частей льда, соли и вода (0ºF).
Для перевода градусов Фаренгейта в градусы Цельсия используется следующая формула:
Температура в градусах по Фаренгейту = (9/5 температура в градусах Цельсия) + 32
То есть: температура в градусах по Фаренгейту равна девяти пятым температуры в градусах Цельсия плюс 32. Например, если мы хотим преобразовать комнатную температуру из 23 ºC в ºF, мы делаем следующее:
TºF=9/5 x (23 ºC) + 32= 41,4 +32= 73,4 ºF.
Итак, 23ºC равно 73,4ºF. Шкала Фаренгейта и шкала Цельсия пересекаются на отметке -40º, то есть -40ºC равно -40ºF.
шкала Цельсия или стоградусная шкала
Шкала Цельсия является наиболее широко используемой температурной шкалой во всем мире. Его символ ºC и читается как градусы Цельсия или стоградусные.
В 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий (1701-1744) предложил две фиксированные точки для построения своей шкалы. температура: точка таяния льда будет равна 0 ºC, а точка кипения воды будет равна 100 °С
Шкала Цельсия и шкала Кельвина связаны формулой:
Температура в градусах Цельсия (ºC) = температура в Кельвинах (K) - 273,15
Например, мы хотим преобразовать 300 К в градусы Цельсия. Для этого из 300 К вычтем 273,15:
Т°С=300К-273,15= 26,85°С
То есть 300К это 26,85 ºC.
шкала Кельвина
Кельвин является единицей измерения температуры в Международной системе и наиболее часто используется в научном контексте. Его символ К и читается как кельвин. Например, солнечная корона имеет температуру 1 миллион кельвинов, а внутренняя часть Солнца имеет температуру 10 миллионов кельвинов.
Чтобы определить кельвин, нам нужно знать, что тройная точка воды — это точка, в которой мы можем найти воду в трех ее состояниях: жидком, твердом и газообразном.
Эта температура была установлена международным соглашением в 1954 году как 273,16 К. Следовательно, кельвин определяется как доля 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды.
Шкала Кельвина — единственная, основанная на термодинамических принципах, а не на том, как ведет себя определенный материал.
Уильям Томсон (1824-1907), известный как лорд Кельвин, первым ввел понятие абсолютной температуры в терминах термодинамики. Он настаивал на том, что понятие абсолютной температуры не следует связывать ни с каким свойством. любого конкретного материального вещества, и эта температура должна быть физической величиной измеримый.
Шкала Ренкина
Шкала Ренкина представляет собой термодинамическую температуру, которая имеет символ ºR и читается в градусах ранкина. Это название он получил от инженера и физика Уильяма Рэнкина, предложившего его в 1859 году.
Шкала Ренкина использует градусы, как градусы Фаренгейта, но измеряется от абсолютного нуля, как шкала Кельвина. Эта шкала в настоящее время устарела.
Формулы преобразования между температурными шкалами
Зная соотношения между каждой температурной шкалой, мы можем сделать соответствующие преобразования по следующим формулам:
| начальный ºC | Начиная с К | Начиная с °F | От ºR | |
|---|---|---|---|---|
| при ºC | - | ТС=ТК-273.15 | ТС=5/9(ТФ-32) | ТС=5/9Tр-273.15 |
| А К | Т\К=Тс +273 | - | ТК=5/9(ТФ+459.67) | ТК=5/9Tр |
| в ° F | ТФ=9/5TС +32 | ТФ=9/5TК-459.67 | - | ТФ=Тр-459.67 |
| А ºR | Тр=9/5TС+491.67 | Тр=9/5TК | Тр=ТФ+459.67 | - |
Вам также может быть интересно посмотреть:
- Разница между теплом и температурой
- Проводимость, конвекция и излучение
- Состояние вещества и свойства вещества
использованная литература
Мачин, Г. (2017) Глава 4 Температурные шкалы: прошлое, настоящее и будущее: 1700-2050 гг. Вышел: Купер М., Грозлер Дж. Точные размеры История единиц с 1791 по 2018 год. Издательство ИОП
Температурные и термометрические весы. В: Слават, Дж. (директор) (1988) Салватская энциклопедия науки и техники - том 13. Редакция Салват. Барселона, Испания.
Зейн, С. (2021) Термодинамика и статистическая механика. Издательство ИОП.
