Температурне скале: Целзијус, Фаренхајт, Келвин и Ранкин
Температура је својство материје које представља унутрашње кретање честица које је чине. Инструмент који се користи за мерење је термометар.
Данас најчешће коришћене температурне скале су:
- Целзијусова или Целзијусова скала (ºЦ)
- Фаренхајтова скала (ºФ)
- Келвинова скала (К)
Постоји четврта скала, Ренкина скала, која се не користи. Свака скала се заснива на одређеним појавама или фиксним тачкама, које су служиле за дефинисање опсега и степена мерења. На пример, Целзијусова скала је дефинисана из тачке топљења и тачке кључања воде.
Апсолутна нула је најхладнија температура која се може снимити. То се дешава зато што брзина честица или њихова кинетичка енергија постаје нула, односно честице се заустављају.
Еквиваленције апсолутне нуле на различитим скалама су:
- Целзијус: -273ºЦ
- Фаренхајт: -459.7ºФ
- Келвин: 0К
Фаренхајтова скала
Фаренхајтова скала је температурна скала која се између осталих користи у Сједињеним Државама, Либерији и Бахамима. Његов симбол је °Ф и чита се у степенима Фаренхајта.
Физичар Данијел Фаренхајт (1686-1736) описао је скалу која носи његово име 1724. године. Заснован је на две фиксне тачке: температури на којој се вода смрзава (32ºФ) и температури на којој вода кључа (212ºФ). Разлика између ове две тачке је 180 степени, тако да сваки степен представља 1/180.
Првобитно, Фаренхајт је формулисао скалу користећи три фиксне тачке: највиша тачка је била температура људског тела (96ºФ), Средња тачка је била температура мешавине леда и воде (32ºФ), а најнижа је била температура мешавине једнаких делова леда, соли и вода (0ºФ).
За претварање степени Фаренхајта из степени Целзијуса користи се следећа формула:
Температура у степенима Фаренхајта = (9/5 температура у степенима Целзијуса) + 32
То јест: температура у степенима Фаренхајта једнака је девет петина температуре у степенима Целзијуса плус 32. На пример, ако желимо да претворимо собну температуру са 23 ºЦ на ºФ, радимо следеће:
ТºФ=9/5 к (23 ºЦ) + 32= 41,4 +32= 73,4 ºФ.
Дакле, 23ºЦ је једнако 73,4ºФ. Фаренхајтова скала и Целзијусова скала секу се на -40º, односно -40ºЦ је једнако -40ºФ.
Целзијусова или Целзијусова скала
Целзијусова скала је најчешће коришћена температурна скала широм света. Његов симбол је ºЦ и чита се степени Целзијуса или Целзијуса.
Године 1742, шведски астроном Андерс Целзиус (1701-1744) предложио је две фиксне тачке како би направио своју скалу температура: тачка топљења леда би представљала 0 ºЦ, а тачка кључања воде би била 100 °Ц
Целзијусова скала и Келвинова скала су повезане формулом:
Температура у степенима Целзијуса (ºЦ) = Температура у Келвинима (К) - 273,15
На пример, желимо да претворимо 300 К у Целзијус. Да бисмо то урадили одузимамо 273,15 од 300 К:
ТºЦ=300К-273.15= 26.85ºЦ
То јест, 300К је 26,85 ºЦ.
Келвинова скала
Келвин је јединица за температуру у међународном систему и најчешће се користи у научном контексту. Његов симбол је К и чита се келвин. На пример, соларна корона има температуру од 1 милион келвина, док унутрашњост Сунца мери 10 милиона келвина.
Да бисмо дефинисали келвин, морамо да знамо да је трострука тачка воде тачка у којој можемо пронаћи воду у њена три стања: течно, чврсто и гасовито.
Ова температура је утврђена као 273,16 К међународним споразумом 1954. године. Отуда је келвин дефинисан као део 1/273,16 термодинамичке температуре троструке тачке воде.
Келвинова скала је једина заснована на термодинамичким принципима, а не на томе како се одређени материјал понаша.
Вилијам Томсон (1824-1907), познат као Лорд Келвин, био је пионир концепта апсолутне температуре у термодинамичком смислу. Он је инсистирао да концепт апсолутне температуре не треба да буде везан ни за једно својство било које одређене материјалне супстанце, а та температура треба да буде физичка величина мерљив.
Ранкине скала
Ранкине скала је термодинамичка температура која има симбол ºР и очитава се у степенима ранга. Ово име добија од инжењера и физичара Вилијама Ренкина који га је предложио 1859.
Ренкина скала користи степен као степен Фаренхајта, али се мери од апсолутне нуле као Келвинова скала. Ова скала је тренутно застарела.
Формуле конверзије између температурних скала
Знајући односе између сваке температурне скале, можемо извршити одговарајуће конверзије према следећим формулама:
| почетна ºЦ | Почевши од К | Почевши од °Ф | Од ºР | |
|---|---|---|---|---|
| на ºЦ | - | ТЦ=ТК-273.15 | ТЦ=5/9(ТФ-32) | ТЦ=5/9ТР-273.15 |
| А К | Т\К=Тц +273 | - | ТК=5/9(ТФ+459.67) | ТК=5/9ТР |
| на °Ф | ТФ=9/5ТЦ +32 | ТФ=9/5ТК-459.67 | - | ТФ=ТР-459.67 |
| А ºР | ТР=9/5ТЦ+491.67 | ТР=9/5ТК | ТР=ТФ+459.67 | - |
Можда ћете бити заинтересовани да видите:
- Разлика између топлоте и температуре
- Кондукција, конвекција и зрачење
- Стања материје и својства материје
Референце
Мачин, Г. (2017) Поглавље 4 Температурне скале: прошлост, садашњост и будућност: 1700-2050. У: Цоопер М, Грозлер Ј. Прецизне димензије Историја јединица од 1791-2018. ИОП Публисхинг
Температурне и термометричке скале. У: Слават, Ј (директор) (1988) Салват Енцицлопедиа оф Сциенце анд Тецхнологи- том 13. Салват уредници. Барселона, Шпанија.
Зејн, С. (2021) Термодинамика и статистичка механика. ИОП Публисхинг.
