Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Шкала температуры. Шкала Цельсия, Фаренгейта, Кельвина, Реомюра

История

Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества — теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково — градусами.

Из того, что температура - это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (т.е. в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

Шкала Кельвина

В термодинамике используется шкала Кельвина, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела), а один кельвин равен 1/273. 16 расстояния от абсолютного нуля до тройной точки воды (состояния, при котором лёд, вода и водяной пар находятся в равновесии). Для пересчета кельвинов в энергетические единицы служит постоянная Больцмана. Используются также производные единицы: килокельвин, мегакельвин, милликельвин и т.д.

Шкала Цельсия

В быту используется шкала Цельсия, в которой за 0 принимают точку замерзания воды, а за 100° точку кипения воды при атмосферном давлении. Поскольку температура замерзания и кипения воды недостаточно хорошо определена, в настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: градус Цельсия равен кельвину, абсолютный ноль принимается за −273,15 °C. Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия — особая точка для метеорологии, поскольку замерзание атмосферной воды существенно всё меняет.

Шкала Фаренгейта

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. В этой шкале на 100 градусов раздёлен интервал от температуры самой холодной зимы в городе, где жил Фаренгейт, до температуры человеческого тела. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F - 32), то есть изменение температуры на 1 °F соответствует изменению на 5/9 °С. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724.

Шкала Реомюра

Предложенна в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица — градус Реомюра (°R), 1 °R равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками — температурой таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R)

1 °R = 1,25 °C.

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

 

Пересчёт температуры между основными шкалами

 

Кельвин

Цельсий

Фаренгейт

Кельвин (K)

= K

= С + 273,15

= (F + 459,67) / 1,8

Цельсий (°C)

= K − 273,15

= C

= (F − 32) / 1,8

Фаренгейт (°F)

= K · 1,8 − 459,67

= C · 1,8 + 32

= F

 Сравнение температурных шкал

Описание

Кельвин Цельсий

Фаренгейт

Ньютон Реомюр

Абсолютный ноль

0

−273. 15

−459.67

−90.14

−218.52

Температура таяния смеси Фаренгейта (соли и льда в равных количествах)

255.37

−17.78

0

−5.87

−14.22

Температура замерзания воды (нормальные условия)

273.15

0

32

0

0

Средняя температура человеческого тела¹

310.0

36.8

98.2

12. 21

29.6

Температура кипения воды (нормальные условия)

373.15

100

212

33

80

Температура поверхности Солнца

5800

5526

9980

1823

4421

¹ Нормальная температура человеческого тела — 36.6 °C ±0.7 °C, или 98.2 °F ±1.3 °F. Приводимое обычно значение 98.6 °F - это точное преобразование в шкалу Фаренгейта принятого в Германии в XIX веке значения 37 °C. Поскольку это значение не входит в диапазон нормальной температуры по современным представлениям, можно говорить, что оно содержит избыточную (неверную) точность.

Некоторые значения в этой таблице были округлены.

Сопоставление шкал Фаренгейта и Цельсия

(oF - шкала Фаренгейта, oC - шкала Цельсия)

 

oF

oC

 

oF

oC

 

oF

oC

 

oF

o

C

-459. 67
-450
-400
-350
-300
-250
-200
-190
-180
-170
-160
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65

-273.15
-267.8
-240.0
-212.2
-184.4
-156.7
-128.9
-123.3
-117.8
-112.2
-106.7
-101.1
-95.6
-90.0
-84.4
-78.9
-73.3
-70.6
-67.8
-65.0
-62.2
-59.4
-56.7
-53.9

 

-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5

-51.1
-48.3
-45.6
-42.8
-40.0
-37.2
-34.4
-31.7
-28.9
-28.3
-27.8
-27.2
-26.7
-26.1
-25.6
-25.0
-24.4
-23.9
-23.3
-22.8
-22.2
-21.7
-21.1
-20.

6

 

-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

-20.0
-19.4
-18.9
-18.3
-17.8
-17.2
-16.7
-16.1
-15.6
-15.0
-14.4
-13.9
-13.3
-12.8
-12.2
-11.7
-11.1
-10.6
-10.0
-9.4
-8.9
-8.3
-7.8
-7.2

 

20
21
22
23
24
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
125
150
200

-6.7
-6.1
-5.6
-5.0
-4.4
-3.9
-1.1
1.7
4.4
7.2
10.0
12.8
15.6
18.3
21.1
23.9
26.7
29.4
32.2
35.0
37.8
51.7
65.6
93. 3

Для перевода градусов цельсия в кельвины необходимо пользоваться формулой

T=t+T0 где T- температура в кельвинах, t- температура в градусах цельсия, T0=273.15 кельвина. По размеру градус Цельсия равен Кельвину.

 

Какая шкала измерения температуры существует — MOREREMONTA

Измерение температуры человечеством. Связь значения температуры с изменением температурного состояния какого-либо вещества. Рассмотрение пяти наиболее известных шкал. Роль температуры для протекания технологического процесса. Приборы для ее измерения.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 07.04.2014
Размер файла 493,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Измерять температуру человечество научилось примерно 400 лет назад. Но первые приборы, напоминающие нынешние термометры, появились только в ХVIII веке. Изобретателем первого градусника стал ученый Габриэль Фаренгейт. Всего в мире было изобретено несколько разных температурных шкал, одни из них были более популярны и используются до сих пор, другие постепенно вышли из употребления.

Температурные шкалы — это системы температурных значений, которые возможно сопоставить между собой. Так как температура не относится к величинам, подлежащим непосредственному измерению, то значение ее связывают с изменением температурного состояния какого-либо вещества (например, воды). На всех температурных шкалах, как правило, фиксируют две точки, соответствующие температурам перехода выбранного термометрического вещества в разные фазы. Это так называемые реперные точки. Примерами реперных точек может служить точка закипания воды, точка твердения золота и т. п. Одну из точек принимают за начало отсчета. Интервал между ними делят на определенное количество равных отрезков, являющихся единичными. За единицу измерения температуры повсеместно принят один градус. температура шкала прибор

Наиболее популярные и получившие самое широкое распространение в мире шкалы температур — шкала Цельсия и Фаренгейта.

Рассмотрим по порядку имеющиеся шкалы и попробуем сравнить их с точки зрения удобства использования и практической пользы. Наиболее известных шкал пять:

1. Шкала Фаренгейта была изобретена Фаренгейтом, немецким ученым. В один из холодных зимних дней 1709 года ртуть в термометре ученого опустилась до очень низкой температуры, которую он предложил принять за нуль по новой шкале. Другой реперной точкой стала температура человеческого тела. Температурой замерзания воды по его шкале стали +32°, а температурой кипения +212°. Шкала Фаренгейта не является особенно продуманной и удобной. Ранее она широко применялась в англоязычных странах, в настоящее время — практически только в США.

2. По шкале Реомюра, изобретенной французским ученым Рене де Реомюром в 1731 году, нижней реперной точкой служит точка замерзания воды. Шкала основана на использовании спирта, который расширяется при нагревании, за градус была принята тысячная часть объема спирта в резервуаре и трубке при нуле. Сейчас эта шкала вышла из употребления.

3. По шкале Цельсия (предложена шведом Андерсом Цельсием в 1742 году) за нуль принята температура смеси льда и воды (температура, при которой тает лед), другая основная точка — температура, при которой вода закипает. Интервал между ними решено было поделить на 100 частей, и одна часть принята за единицу измерения — градус Цельсия. Эта шкала более рациональна, чем шкала Фаренгейта и шкала Реомюра, и сейчас используется повсеместно.

4. Шкала Кельвина изобретена в 1848 году лордом Кельвином (английский ученый У. Томсон). На ней нулевая точка соответствовала самой низкой возможной температуре, при которой прекращается движение молекул вещества. Это значение было теоретически вычислено при изучении свойств газов. По шкале Цельсия это значение соответствует приблизительно — 273°С, т.е. нуль по Цельсию равняется 273 К. Единицей измерения новой шкалы стал один кельвин (первоначально именовался «градус Кельвина»).

5. Шкала Ранкина (по фамилии шотландского физика У. Ранкина) имеет тот же принцип, что у шкалы Кельвина, а размерность ту же, что шкала Фаренгейта. Эта система практически не получила распространения.

Значения температур, которые дает нам шкала Фаренгейта и Цельсия, могут быть легко переведены друг в друга. При переводе «в уме» значений по Фаренгейту в градусы Цельсия нужно исходную цифру уменьшить на 32 единицы и умножить на 5/9. Наоборот (из шкалы Цельсия в Фаренгейта) — умножить исходное значение на 9/5 и добавить 32. Для сравнения: температура абсолютного нуля по Цельсию — 273,15 °, по Фаренгейту- 459,67°.

Измерение температуры основано на зависимости какой-либо физической величины (например, объема) от температуры. Эта зависимость и используется в температурной шкале термометра — прибора, служащего для измерения температуры.

В 1597 году Галилео Галилей создал термоскоп. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной стеклянной трубкой, опущенной в воду. Когда шарик охлаждался, вода в трубке под поднималась. При потеплении уровень воды в трубки опускался вниз. Недостатком прибора было отсутствие шкалы и зависимость показаний от атмосферного давления.

Позднее флорентийские ученые усовершенствовали термоскоп Галилея, добавив к нему шкалу из бусин и откачав из шарика воздух. В 1700 году воздушный термоскоп был преобразован ученым Торричелли. Прибор был перевернут шариком вниз, сосуд с водой удалили, а в трубку налили спирт. Действие прибора основывалось на расширении спирта при нагревании — теперь показания не зависели от атмосферного давления. Это был один из первых жидкостных термометров. Термометр Торричелли был без шкалы.

В 1714 году голландский ученый Фаренгейт сделал ртутный термометр. Он поместил термометр в смесь льда и поваренной соли и обозначил высоту столбика ртути за 0 градусов. Следующей точкой у Фаренгейта была температура человеческого тела — 96 градусов. Сам изобретатель определял вторую точку как «температуру под мышкой здорового англичанина»

В 1730 году французский физик Р. Реомюр предложил спиртовой термометр с постоянными точками таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R). Примерно в это же время шведский астроном Андерс Цельсий использовал ртутный термометр Фаренгейта с собственной шкалой, где температура кипения воды была принята за 0 градусов, а таяния льда — за 100 градусов.

Температура является важным параметром, определяющим не только протекание технологического процесса, но и свойства вещества. Для измерения температуры в системе единиц СИ принята температурная шкала с единицей температуры Кельвин (К). Начальной точкой этой шкалы является абсолютный нуль (0 К). Для технологических измерений часто применяют температурную шкалу с единицей температуры градус Цельсия (°С)

Для измерения температуры используют различные первичные преобразователи, отличающиеся способом преобразования температуры в промежуточный сигнал. В промышленности наибольшее применение получили следующие первичные преобразователи: термометры расширения, манометрические термометры, термометры сопротивления, термопары (термоэлектрические пирометры) и пирометры излучения. Все они, за исключением пирометров излучения, в процессе эксплуатации находятся в контакте с измеряемой средой.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Температура — параметр, характеризующий тепловое состояние вещества. Температурные шкалы, приборы для измерения температуры и их основные виды. Термодинамический цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при постоянном давления.

контрольная работа [124,1 K], добавлен 25.03.2012

Основные шкалы измерения температуры. Максимальное и минимальное значение в условиях Земли. Температура среды обитания человека. Температурный фактор на территории Земли. Распределение температуры в различных областях тела в условиях холода и тепла.

доклад [1,0 M], добавлен 18. 03.2014

Средства измерения температуры. Характеристики термоэлектрических преобразователей. Принцип работы пирометров спектрального отношения. Приборы измерения избыточного и абсолютного давления. Виды жидкостных, деформационных и электрических манометров.

учебное пособие [1,3 M], добавлен 18.05.2014

Состояние системы мер и измерительной техники в различные исторические периоды. Измерение температуры, давления и расхода жидкости с применением различных методов и средств. Приборы для измерения состава, относительной влажности и свойств вещества.

курсовая работа [589,2 K], добавлен 11.01.2011

Понятие термоэлектрического эффекта; технические термопары, их типы. Характеристика и конструкция ТЭП, исполнение, назначение, условия эксплуатации, недостатки. Измерение температуры, пределы допускаемых отклонений термоЭДС от номинального значения.

контрольная работа [138,8 K], добавлен 30.01.2013

Характеристика величины, характеризующей тепловое состояние тела или меры его "нагретости". Причина Броуновского движения. Прародитель современных термометров, их виды. Единицы измерения температуры, типы шкал. Эксперимент по изготовлению термоскопа.

презентация [297,1 K], добавлен 14.01.2014

Теория температурных полей: пространственно-временные распределения температуры и концентрации растворов. Модель физико-химического процесса взаимодействия соляной кислоты и карбонатной составляющей скелета. Методы расчётов полей температуры и плотности.

автореферат [1,3 M], добавлен 06.07.2008

Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.

контрольная работа [397,9 K], добавлен 18.03.2013

Разработка и совершенствование технологий измерения температуры с использованием люминесцентных, контактных и бесконтактных методов. Международная температурная шкала. Создание спиртовых, ртутных, манометрических и термоэлектрических термометров.

курсовая работа [476,6 K], добавлен 07.06.2014

Основные сведения о температуре и температурных шкалах, возможность проводить измерение. Использование на практике термометров и требования к средствам измерений, входящих в состав государственных эталонов соответствующих диапазонов температуры.

реферат [19,7 K], добавлен 27.03.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

История

Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества — теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково — градусами.

Из того, что температура — это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (т.е. в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

Шкала Кельвина

В термодинамике используется шкала Кельвина, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела), а один кельвин равен 1/273.16 расстояния от абсолютного нуля до тройной точки воды (состояния, при котором лёд, вода и водяной пар находятся в равновесии). Для пересчета кельвинов в энергетические единицы служит постоянная Больцмана. Используются также производные единицы: килокельвин, мегакельвин, милликельвин и т.д.

Шкала Цельсия

В быту используется шкала Цельсия, в которой за 0 принимают точку замерзания воды, а за 100° точку кипения воды при атмосферном давлении. Поскольку температура замерзания и кипения воды недостаточно хорошо определена, в настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: градус Цельсия равен кельвину, абсолютный ноль принимается за −273,15 °C. Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия — особая точка для метеорологии , поскольку замерзание атмосферной воды существенно всё меняет.

Шкала Фаренгейта

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. В этой шкале на 100 градусов раздёлен интервал от температуры самой холодной зимы в городе, где жил Фаренгейт, до температуры человеческого тела. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F — 32), то есть изменение температуры на 1 °F соответствует изменению на 5/9 °С. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724.

Шкала Реомюра

Предложенна в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица — градус Реомюра (°R), 1 °R равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками — температурой таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R)

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

Пересчёт температуры между основными шкалами

В термодинамике используется шкала Кельвина, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела) , а один кельвин равен 1/273.16 расстояния от абсолютного нуля до тройной точки воды (состояния, при котором лёд, вода и водяной пар находятся в равновесии) . Для пересчета кельвинов в энергетические единицы служит постоянная Больцмана. Используются также производные единицы: килокельвин, мегакельвин, милликельвин и т. д.

В быту используется шкала Цельсия, в которой за 0 принимают точку замерзания воды, а за 100° точку кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Поскольку температура замерзания и кипения воды недостаточно хорошо определена, в настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: градус Цельсия равен кельвину, абсолютный ноль принимается за −273,15 °C. Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия — особая точка для метеорологии, поскольку замерзание атмосферной воды существенно всё меняет.

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. В этой шкале на 100 градусов разделён интервал от температуры самой холодной зимы в городе, где жил Фаренгейт, до температуры человеческого тела. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F — 32), 1 °F = 9/5 °С + 32. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724.

Предложенна в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица — градус Реомюра (°R), 1 °R равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками — температурой таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R)

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

Единицы измерения температуры

Единицы измерения температуры

Программа КИП и А

Международная система единиц (СИ)

В международной системе единиц (СИ), единицами измерения температуры являются градус Кельвина и градус Цельсия.

Система Кельвина была предложена в 1848 году. Начало шкалы является абсолютным нулем и равно -273.15 градусам Цельсия. Основатель системы - английский физик Уильям Томсон, которому было позднее пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский.

Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры. В этой системе 0 градусов соответствует температуре замерзания воды, а 100 градусов − точке кипения воды.

Шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273.15 градуса, и пересчитываются следующим образом:

  • Температура по Цельсия = Температура по Кельвину - 273.15
  • Температура по Кельвину = Температура по Цельсия + 273.15

Шкала Фаренгейта

Температура в США и в некоторых других англоязычных странах измеряется в градусах Фаренгейта.

В 1724 немецкий учёный Габриель Фаренгейт, предложил эту шкалу для измерения температуры. На шкале Фаренгейта точка таяния льда равна +32 °F, а точка кипения воды +212 °F.

Формула для перевода из градусов Цельсия в Фаренгейты имеет следующий вид:

  • Температура по Цельсия = (Температура по Фаренгейту - 32) * 5 / 9
  • Температура по Фаренгейту = Температура по Цельсия * (9 / 5) + 32

Шкала Ранкина

Шкала Ранкина - температурная шкала, названа по имени шотландского физика Уильяма Ранкина.

Используется в англоязычных странах для инженерных термодинамических расчётов. Начинается при температуре абсолютного нуля, а точка замерзания воды соответствует 491,67°Ra, точка кипения воды 671,67°Ra. Число градусов между точками замерзания и кипения воды по шкале Фаренгейта и Ранкина одинаково и равно 180.

Формула для перевода из градусов Цельсия в Ранкина имеет следующий вид:

  • Температура по Цельсия = (Температура по Ранкину - 491.67) * 5 / 9
  • Температура по Ранкину = (Температура по Цельсия + 273.15) * (9 / 5)

Шкала Реомюра

В шкале Реомюра температура замерзания и кипения воды приняты за 0 и 80 градусов, соответственно. Предложена в 1730 году Р. Реомюром. В настоящее время практически не употребляется.

Формула для перевода из градусов Цельсия в Реомюра имеет следующий вид:

  • Температура по Цельсия = Температура по Реомюру * 5 / 4
  • Температура по Реомюру = Температура по Цельсия * 4 / 5

 

Официальный сайт университета имени А.И. Герцена

 ВЕРНУТЬСЯ

ШКАЛА ЦЕЛЬСИЯ

 

 

 

 

Андерс Цельсий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


    

 

Гра́дус Це́льсия (обозначение:°C) — широко распространённая единица измерения температуры, применяется в Международной системе единиц (СИ) наряду с кельвином.

Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры. Согласно современному определению, градус Цельсия равен одному кельвину  K, а ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C. В итоге, шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15:

 

tC = tK — 273,15

В 1665 году голландский физик Христиан Гюйгенс вместе с английским физиком Робертом Гуком впервые предложили использовать в качестве отсчетных точек температурной шкалы точки таяния льда и кипения воды.

В 1742 шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий (1701—1744) на основе этой идеи разработал новую температурную шкалу. Первоначально в ней 0 (нулём) была точка кипения воды, а -100° − температура замерзания воды (точка плавления льда). Позже, уже после смерти Цельсия, его современники и соотечественники ботаник Карл Линней и астроном Мортен Штремер использовали эту шкалу в перевёрнутом виде (за 0° стали принимать температуру таяния льда, а за 100  — кипения воды). В таком виде шкала и используется до нашего времени.

 

 

 

 

                                                                       

 

Кельвин

Градус Цельсия

Градус Фаренгейта

Абсолютный ноль

0 K

−273.15 °C

−459.67 °F

Температура кипения  жидкого азота

77.4 K

−195.8 °C[4]

−320.3 °F

Сублимация (переход  из твёрдого состояния в газообразное) сухого льда

195.1 K

−78 °C

−108.4 °F

Точка пересечения  шкал Цельсия и Фаренгейта

233. 15 K

−40 °C

−40 °F

Температура плавления  льда

273.1499 K

−0.0001 °C

31.99982 °F

Тройная точка воды

273.16 K

0.01 °C

32.018 °F

Нормальная  температура человеческого тела[6]

310 K

36.6 °C

98.6 °F

Температура кипения  воды при давлении в 1 атмосферу (101.325 кПа)

373.1339 K

99.9839 °C

211.971 °F

 

 

 

Единицы измерения температуры и количества тепла

Основной единицей измерения температуры был градус Международной температурной шкалы, практически соответствующий градусу Цельсия. Эта величина равна 1/100 температурного интервала между 0 и 100 °С, т. е. между температурами плавления льда и кипения воды при давлении 760 мм рт. ст.

Абсолютной температурой называется температура, отсчитываемая от абсолютного нуля, т. е. от –273,16 °С, и измеряемая в градусах Кельвина (°К).

Градус Кельвина по величине не отличается от градуса Цельсия. Поэтому абсолютная температура выражается в градусах стоградусной шкалы следующим образом:

Т, °К = t, °С + 273,16

В системе СИ единицей измерения температуры установлен градус Кельвина.

Допускается для выражения практических результатов измерений температуры применение градуса Цельсия наряду с градусом Кельвина, в зависимости от начала отсчета (положения нуля) по шкале.

Пример: 250±5 °С = 523,16±5 °К.

В системе СИ работа, энергия и количество теплоты измеряются в джоулях (Дж). Иногда применяют более крупную и удобную для практических целей единицу — килоджоуль (кДж), равный 1000 Дж. За единицу работы в СИ принимают работу, совершаемую силой в 1 Н на перемещении в 1 м. Энергия — физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело.

В качестве внесистемных тепловых единиц допускается применение калории и килокалории. Калория — это количество тепла, необходимого для нагрева 1 г воды на 1 °С (от 19,5 до 20,5 °С).

1 кал (калория) = 4,1868 Дж;

1 ккал (килокалория) = 1000 кал = 4186,8 Дж = 4,187 кДж;

1 Мкал (мегакалория) = 106 кал = 4,1868 МДж;

1 Гкал (гигакалория) = 109 кал = 4186,8 МДж.

Для сравнения при оценке топлива применяется так называемое условное тепло, теплота сгорания которого для расчета принимается условно равной 7 Мкал/кг или 7 Гкал/т. В таких случаях говорят соответственно об 1 кг или 1 т условного топлива (т. у. т.).

Как перевести в Фаренгейт

Для измерения температур в различных средах принято использовать размерную единицу градус.
Исторически сложилось, что на данный момент одновременно существуют и активно используются две шкалы измерения температур по Фаренгейту и по Цельсию, реже для научных целей по Кельвину.

Измерения по шкале Фаренгейта применялись в англоязычных странах до 60-х годов двадцатого века, а затем большинство из этих стран перешло на привычную нам градуировку по Цельсию.
Лишь в США и нескольких островных государствах, таких как Багамы, Белиз, Палау и Острова Каймана официально признаны измерения температуры по Фаренгейту.
В Канаде иногда принято дополнять температуру по Цельсию величиной градусов по Фаренгейту.

Формула перевода температуры в градусах по Цельсию в Фаренгейт

Принцип действия по определению температуры по Цельсия основан на фиксированных значениях принятых за точки отсчёта в изменениях состояния воды.
Так температура начала превращения воды в лёд приравнивается 0 градусов и является точкой отсчета в шкале Цельсия.
Противоположное замерзанию состояние кипения и начало испарения воды считается 100 градусами.

Для перевода температурных данных из привычной нам градусной меры Цельсия в шкалу Фаренгейта, нужно проделать следующие манипуляции с дробным коэффициентом:

Нужное значение температуры умножить на 9/5 и суммировать его с 32.

Примечание: вместо дробного значения 9/5, можно использовать равнозначный десятичный коэффициент 1,8.

Рассмотрим на примере перевод 20 °C (градусов Цельсию) в °F (градусы Фаренгейта):

20 * 9 / 5 + 32 = 68°F; 20 * 1,8 + 32 = 68°F.

Примечание

Обратный перевод можно проделать, используя обратный порядок действий:

5 / 9 умножить на разность (искомой температуры - 32).
Для примера используем полученную ранее 68°F (температуру в Фаренгейтах):

5 / 9 * (68 - 32) = 20°C

Реомюр и другие единицы измерения температуры.

Здравствуйте уважаемые.
С ранней юности смотря голливудские фильмы, я никак не мог привыкнуть к тому, что они по-иному измеряют температуру. Опять-таки, читая Рей Брэдбери вспоминаешь Фаренгейты. Но став чуть старше я узнал, что все еще сложнее и единиц измерения не 3, а целых 12.
Давайте разберемся с ними. Возможно,вам будет интересно.
Итак...
Самая распространенная единица температуры - это Градус Цельсия (обозначение: °C). Именно она применяется в Международной системе единиц (СИ) наряду с кельвином. Используется всеми странами, кроме США, Багамских Островов, Белиза, Каймановых Островов и Либерии.
Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры.

Шкала Цельсия линейна в интервале от 0 до 100 °C и также линейно продолжается в области ниже 0 °C и выше 100 °C.
Первоначальное определение градуса Цельсия зависело от определения стандартного атмосферного давления, потому что и температура кипения воды (100), и температура таяния льда (0) зависят от этого параметра. Это не очень удобно для стандартизации единицы.
Согласно современному определению, один градус Цельсия равен одному кельвину (K), а ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C.

Раз мы с вами заговорили о Кельвине (русское обозначение: К; международное: K), или градусе Кельвина, как эта единица называлась до начала 70-х годов 20 века, то надо обозначить, что это единица термодинамической температуры в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ. Предложена в 1848 году. Определяется через значение постоянной Больцмана: 1,380649 × 10-23 Дж / К. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём.

Единица названа в честь английского физика Уильяма Томсона, которому было пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский из Айршира. В свою очередь, это звание пошло от реки Кельвин, протекающей через территорию университета Глазго.

Шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15 единиц.

Распространенный в США и еще нескольких государствах Градус Фаренгейта (обозначение: °F) назван в честь немецкого учёного Габриеля Фаренгейта, предложившего в 1724 году шкалу для измерения температуры.

На шкале Фаренгейта температура таяния льда равна +32 °F, а температура кипения воды +212 °F (при нормальном атмосферном давлении). При этом один градус Фаренгейта равен 1/180 разности этих температур. Диапазон 0…+100 °F по шкале Фаренгейта примерно соответствует диапазону -17,8…+37,8 °C по шкале Цельсия. То есть нормальная температура человеческого тела по шкале Цельсия равна +36,6 °C, а по шкале Фаренгейта — +97,9 °F. Шкалы Цельсия и Фаренгейта пересекаются в точке -40 единиц, где указывают на одинаковую температуру. Абсолютному нулю на шкале Фаренгейта соответствует значение -459,67 °F

Близка к градусу Фаренгейта была такая единица, как Градус Рёмера (°Rø).
Эта температурная шкала была создана в 1701 году датским астрономом Оле Кристенсеном Рёмером и по сути стала прообразом шкалы Фаренгейта, который посещал Рёмера в 1708 году. Она 60 градусная.

За нуль градусов берётся температура замерзания солёной воды. Вторая точка — температура человеческого тела (30 градусов по измерениям Рёмера, то есть 42 °C). Тогда температура замерзания пресной воды получается как 7,5 градусов (1/8 шкалы), а температура кипения воды — 60 градусов. Ныне не используется.

Но и это далеко не последняя система. Градус Реомюра (обозначение: °R) — единица измерения температуры, в которой температуры замерзания и кипения воды приняты за 0 и 80 градусов. Хотя практически вышла из употребления. Предложена в 1730 году французским естествоиспытателем, натуралистом, энтомологом, физиком и математиком Р. А. Реомюром на основе...спирта 🙂

По ожиданиям Реомюра спирт расширяется приблизительно на 8 % (на 8,4 % по расчёту: коэффициент расширения спирта 0,00108 К−1) при нагреве от температуры таяния льда до температуры кипения (≈78 градусов Цельсия). Поэтому эту температуру Реомюр установил как 80 градусов на своей шкале, на которой одному градусу соответствовало расширение спирта на 1 тысячную, а ноль шкалы был выбран как температура замерзания воды. Однако из-за того, что в качестве жидкости в те времена использовался не только спирт, но и различные его водные растворы, то многими изготовителями и пользователями термометров ошибочно считалось, что 80 градусов Реомюра — это температура кипения воды. Из равенства 100 градусов Цельсия = 80 градусов Реомюра получается 1 °C = 0,8 °R (соответственно 1 °R = 1,25 °C). Хотя на самом деле на оригинальной шкале Реомюра должно быть 1 °R = 0,925 °C. В 1772 году во Франции в качестве стандартной была принята температура кипения воды, равная 110 градусам Реомюра.

У нас в России в свое время был широко распространен Градус Делиля (обозначение: °Д или °D). Эта шкала была изобретена французским астрономом Жозефом Николя Делилем,который работал в России и схожа с температурной шкалой Реомюра. Использовалась в России вплоть до XVIII века.
В 1732 году Делиль в Санкт-Петербурге создал термометр, использующий ртуть в качестве рабочей жидкости. В качестве нуля была выбрана температура кипения воды. За один градус было принято такое изменение температуры, которое приводило к уменьшению объёма ртути на одну стотысячную.

Таким образом, температура таяния льда составила 2400 градусов. Однако позже столь дробная шкала показалась избыточной, и уже зимой 1738 года коллега Делиля по петербургской академии, медик Иосия Вейтбрехт, уменьшил число ступеней от температуры кипения до температуры замерзания воды до 150 (у некоторых термометров 120) градусов.
Именно этой шкалой пользовались многие российские академики, в том числе Михаил Ломоносов, который, однако «перевернул» её, расположив ноль в точке замерзания, а 150 градусов — в точке кипения воды.

Первой температурной шкалой с фиксированым нулем был Градус Гука (°H).
Прообразом для созданной великим Робертом Гуком шкалы стал попавший к нему в 1661 термометр из Флоренции. В изданной через год «Микрографии» Гука встречается описание разработанной им шкалы. Гук определил один градус как изменение объёма спирта на 1/500, т. е. один градус Гука равен примерно 2,4 °C.

В 1663 году члены Королевского общества согласились использовать термометр Гука в качестве стандартного и сравнивать с ним показания других термометров. Голландский физик Христиан Гюйгенс в 1665 г. вместе с Гуком предложил использовать температуры таяния льда и кипения воды для создания шкалы температур. Это была первая шкала с фиксированным нулём и отрицательными значениями.
Первые внятные метеорологические рекорды были записаны с использованием шкалы Гука–Гюйгенса. Так наибольшую летнюю жару Гук описал как 13 градусов (31 °C), наибольший холод зимой как −7 градусов (−17 °C)

Не отставил и другой великий англичанин. Была и такая шкала как Градус Ньютона (обозначение: °N)

Температурная шкала Ньютона была разработана Исааком Ньютоном в 1701 году для проведения теплофизических исследований и стала, вероятно, прообразом шкалы Цельсия.
В качестве термометрической жидкости Ньютон использовал льняное масло. За ноль градусов Ньютон взял температуру замерзания пресной воды, а температуру человеческого тела он обозначил как 12 градусов. Таким образом, температура кипения воды стала равна 33 градусам.

Еще одна историческая единица температуры - это Градус Дальтона (обозначение: °Dа) Он не имеет определённого значения, поскольку шкала Дальтона — логарифмическая.
Шкала Дальтона была разработана Джоном Дальтоном для проведения измерений при высоких температурах, поскольку обычные термометры с равномерной шкалой давали ошибку из-за неравномерного расширения термометрической жидкости.

Нуль шкалы Дальтона соответствует нулю Цельсия. Отличительной чертой шкалы Дальтона является то, что в ней абсолютный нуль равен −∞ °Da, то есть он является недостижимой величиной

Лейденский градус (обозначение °L или ÐL) — историческая единица температуры, использовавшаяся в начале XX века для измерения криогенных температур ниже −183 °C.

Эта шкала происходит из Лейдена, где с 1897 года находилась лаборатория Камерлинг-Оннеса. В 1957 году Х. ван Дийк и М. Дюро ввели эту шкалу. За ноль градусов бралась температура кипения стандартного жидкого водорода (−253 °C), состоящего на 75 % из ортоводорода и на 25 % из параводорода. Вторая реперная точка — температура кипения жидкого кислорода (−193 °C).

Еще есть Шкала Ранкина (измеряется в градусах Ранкина — °Ra) — абсолютная температурная шкала, названа по имени шотландского физика Уильяма Ранкина. Используется в англоязычных странах для инженерных термодинамических расчётов.

Шкала Ранкина начинается при температуре абсолютного нуля, точка замерзания воды соответствует 491,67 °Ra, точка кипения воды 671,67 °Ra. Число градусов между точками замерзания и кипения воды по шкале Фаренгейта и Ранкина одинаково и равно 180.
Соотношение между кельвином и градусом Ранкина: 1 K = 1,8 °Ra, градусы Фаренгейта переводятся в градусы Ранкина по формуле °Ra = °F + 459,67.

Ну и наконец, Планковская температура — единица температуры в планковской системе единиц; названа в честь немецкого учёного-физика Макса Планка.
В планковской системе в качестве основных единиц выбраны следующие фундаментальные физические постоянные: скорость света, гравитационная постоянная, постоянная Дирака (постоянная Планка, делённая на 2π) и постоянная Больцмана.

Планковская температура — одна из планковских единиц, представляющих собой фундаментальный предел в квантовой механике. Современная физическая теория не способна описать что-либо с более высокой температурой из-за отсутствия в ней разработанной квантовой теории гравитации. Выше планковской температуры энергия частиц становится настолько большой, что гравитационные силы между ними становятся сравнимы с остальными фундаментальными взаимодействиями. В соответствии с текущими представлениями космологии, это температура Вселенной в первый момент (планковское время) Большого взрыва.

Вот такие вот дела. Надеюсь Вам было интересно 🙂
Приятного времени суток.

Температура: Фаренгейт, Цельсий, Кельвин | Живая наука

Горячие и холодные измеряются с помощью числовой шкалы, называемой температурой. Температурные шкалы - это то, как мы сообщаем о погоде, измеряем безопасность и комфорт и объясняем физический мир. Используя базовые линии, выбранные учеными для создания относительных измерений, температурные шкалы измеряют интенсивность тепла или количество тепловой энергии, содержащейся в материале или веществе (например, в воздухе, горшке с водой или поверхности солнца).Обычно используются три системы измерения: Фаренгейта, Цельсия и Кельвина.

Что такое температура?

Температура - это энергия, измеряемая с помощью инструмента, называемого термометром, который происходит от греческих слов «термос» (горячий) и «метрон» (мера), согласно онлайн-этимологическому словарю . Другое определение температуры состоит в том, что это мера средней кинетической энергии - энергии массы в движении - молекул вещества, согласно Государственному университету Джорджии

Древнегреческий врач Гиппократ якобы учил, что человеческая рука могла быть использована для определения наличия лихорадки у человека уже в 400 г. до н.э.C., согласно отчету 2019 года в журнале Nature Public Health Emergency Collection . Однако точные инструменты для измерения температуры человеческого тела не были разработаны до шестнадцатого и семнадцатого веков.

Фаренгейт: первый точный термометр

В 1714 году голландский физик, изобретатель и производитель научных приборов Даниэль Габриэль Фаренгейт представил ртутный термометр. Меркурий , жидкий металл, расширяется и сжимается в зависимости от температуры окружающей среды. Когда Фаренгейт поместил ртуть в закрытую трубку, отмеченную числовой шкалой, он увидел, как ртуть поднимается и опускается, когда она подвергается воздействию различных температур. По данным Королевского общества в Великобритании, это был первый в мире практический точный термометр.

Фаренгейт основал свое изобретение на спиртовом термометре датского ученого Оле Ремера. Ремер обозначил свою температурную шкалу нулем, отмеченным при температуре замерзания рассола (соленой воды), и 60 как точкой, при которой вода закипела, писал Ульрих Григулл, покойный директор Института термодинамики в Техническом университете Мюнхена в Германии , на конференции 1986 года презентация .Лед таял при 7,5 градусах по шкале Ремера, а человеческое тело - 22,5 градуса.

Связано: Что, если температура определяет пол ребенка?

Термометр по Фаренгейту, однако, был намного точнее. Он использовал те же контрольные точки замерзания и кипения, что и шкала Ремера, называемая в его трудах «Extream Cold» и «Extream Hott», - но примерно умножил шкалу на четыре, чтобы разделить каждый маркер на шкале на более мелкие приращения. По шкале Фаренгейта, как писал Григулл, четыре контрольных точки были: 0 (при комбинированной температуре замерзания рассола), 30 (точка замерзания обычной воды), 90 (температура тела) и 240 (точка кипения воды).

Связано: Сверхновые звезды нагревают атомы до сотен миллионов градусов по Фаренгейту.

Ртутные термометры точны и используются с 1700-х годов. Но поскольку ртуть является опасным веществом и может быть смертельно опасным при вдыхании разбитого термометра, немногие правительства и агентства в настоящее время поддерживают использование ртутных термометров в домашних условиях. (Изображение предоставлено Mevans / Getty Images)

Фаренгейт опубликовал статью с описанием своей шкалы в журнале Philosophical Transactions в 1724 году.В том же году Фаренгейт был принят в Королевское общество, национальную академию наук Соединенного Королевства. Григулл писал: «Его членство в Королевском обществе привело к тому, что его термометр и, следовательно, его шкала получили особое признание в Англии, а затем и в Северной Америке и Британской империи». Система измерения Фаренгейта, которую иногда называют частью имперской системы, путешествовала по миру вместе с Британской империей.

Связано: Мировой океан нагревается ускоренными темпами.

Однако сегодня лишь несколько стран все еще используют градусы Фаренгейта для измерения температуры. Соединенные Штаты и их территории, а также Багамы, Палау, Белиз, Каймановы острова, Федеративные Штаты Микронезии и Маршалловы острова придерживаются температурной шкалы, несмотря на то, что остальной мир перешел на шкалу Цельсия. к онлайн-ресурсу по географии Атлас мира .

После смерти Фаренгейта в 1736 году шкала Фаренгейта была перекалибрована, чтобы сделать ее немного более точной.Точные точки замерзания и кипения простой воды без соли были отмечены как 32 и 212 градусов по Фаренгейту соответственно. Нормальная температура человеческого тела составляла 98,6.

Подробнее: Изменилась ли средняя температура человеческого тела?

Температуру в градусах Фаренгейта часто выражают числом, за которым следует или просто F.

Цельсия: более научная шкала

"Андерса Цельсия следует признать первым, кто провел и опубликовал тщательные эксперименты, направленные на определение температуры. международная температурная шкала на научных основаниях », - написал Олоф Бекман , физик твердого тела из Упсальского университета в Швеции.Цельсий был шведским астрономом, и ему приписывают открытие связи между северным сиянием , также известным как Северное сияние, и магнитным полем Земли , а также метод определения яркости звезд , согласно Национальная лаборатория сильных магнитных полей США .

В предложении Шведской королевской академии наук в 1742 году Цельсий предложил шкалу, основанную на двух фиксированных точках: 0 (точка кипения воды) и 100 (точка замерзания воды).После смерти Цельсия в 1744 году известный шведский систематик Карл Линней предложил поменять местами фиксированные точки, где 0 означает точку замерзания воды, а 100 - точку кипения, согласно The Legacy of Anders Celsius в JSTOR Daily. электронная библиотека. Шкала также была расширена за счет включения отрицательных чисел.

Цельсий первоначально назвал свою шкалу «Цельсия» от латинского слова, означающего сто («санти») градусов («степень»), потому что между замерзанием и кипением воды было 100 пунктов.В 1948 году международная конференция по мерам и весам (Conference General des Poids et Measures) изменила название на «Цельсий» в честь Андерса Цельсия в соответствии с Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST) .

Связано: Поскольку Парижское соглашение 2015 года направлено на сокращение выбросов, мы уже превысили целевые показатели по потеплению.

Шкала Цельсия является частью метрической системы, также известной как Международная система единиц (СИ).Температуру в градусах Цельсия можно выразить числом градусов, за которым следуют символы ℃, или просто C.

Шкала Цельсия имеет 100 градусов между закипанием и замерзанием воды, а по Фаренгейту - 180 градусов. Это означает, что один градус Цельсия равен 1,8 градусу Фаренгейта. При -40 ° обе шкалы имеют одинаковое значение: -40 C = -40 F.

Кельвин: абсолютная шкала для ученых

В 1848 году британский математик и ученый Уильям Томсон (также известный как лорд Кельвин) предложил абсолютную шкалу. температурная шкала, которая не зависела от свойств такого вещества, как лед или человеческое тело.Он предположил, что диапазон возможных температур во Вселенной намного превышает диапазон, предложенный Цельсием и Фаренгейтом. Согласно NIST концепция абсолютного минимума температуры не была новой, но Кельвин поставил ей точное число: 0 кельвинов равно -273,15 C.

Связано: Какое самое холодное место во Вселенной?

«Термодинамическая температура» отличается от температур, основанных на точках замерзания и плавления жидкостей, сказала Live Science Юлия Шершлигт, эксперт по метрологии вакуума и давления в Национальном институте науки и технологий в США.

«Термодинамическая температура является абсолютной, а не относительно фиксированных точек. Она описывает количество кинетической энергии, содержащейся в частицах, которые составляют сгусток материи, который покачивается и покачивается на субмикроскопических уровнях», - сказала она. «По мере того, как температура падает, частицы замедляются, пока в какой-то момент все движение не прекращается. Это абсолютный ноль, который является эталоном шкалы Кельвина».

Связано: Ученые установили новый рекорд самой холодной естественной температуры в Гренландии.

Абсолютный ноль возникает при -273,15 C или -459,67 F. До недавнего времени ученые думали, что люди не могут воссоздать эту температуру (потому что для того, чтобы стать таким холодным, необходимо добавить в систему энергию, чтобы охладить ее, а это означает, что система будет теплее абсолютного нуля). Но в 2013 году немецким физикам удалось довести частицы до парадоксальной температуры ниже абсолютного нуля .

Лорд Кельвин, урожденный Уильям Томсон, изобретатель шкалы Кельвина.(Изображение предоставлено: Смитсоновские библиотеки)

По мнению Кельвина, абсолютный ноль был местом, где должна начинаться шкала температуры, но для удобства он использовал маркеры и интервалы широко известной шкалы Цельсия в качестве основы для своей собственной. Таким образом, по шкале Кельвина вода замерзает при 273,15 K (0 C) и закипает при 373,15 K, или 100 C.

Один кельвин называется единицей, а не градусом, и равен единице. градус по шкале Цельсия. Шкала Кельвина в основном используется учеными.

В 2018 году определение Кельвина было изменено, чтобы сделать его более точным, согласно статье в журнале Metrologia , и теперь его определение привязано к постоянной Больцмана . Эта постоянная связывает температуру с кинетической энергией внутри вещества.

Новое определение, согласно Генеральной конференции по мерам и весам , гласит: «Кельвин, символ K, является единицей измерения термодинамической температуры в системе СИ; его величина устанавливается путем фиксации числового значения постоянной Больцмана равной равняется точно 1. 380649 × 10-23 ... Дж К-1 [джоулей на кельвин] ».

В США термометры, используемые в медицинских целях, например для определения температуры, показывают температуру в градусах Фаренгейта. В большинстве остальных стран мира температура будет измеряться по Цельсию. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Какая шкала лучше?

Лучшая шкала для измерения температуры может варьироваться в зависимости от обстоятельств, а именно от сообщества, с которым вы делитесь информацией. Исторически сложилось так, что американцы используют Шкала Фаренгейта для повседневной жизни, в том числе для погоды и приготовления пищи, поэтому лучше всего использовать измерения Фаренгейта в Соединенных Штатах.Но большинство стран используют градусы Цельсия, поэтому лучше использовать эту шкалу для остальной части земного шара и при международном общении. В конечном счете, лучшая шкала для случайного использования зависит от условностей и того, что используют люди вокруг вас.

Но какая шкала самая точная?

«Точность - не особенность весов», - сказал Шершлигт. Скорее, точность измерения зависит от шага используемого термометра и техники человека, который его использует.«Число может быть измерено с произвольной точностью по любой шкале. Но только кельвин основан на физике, что означает, что это самая точная шкала».

Шкала Кельвина, основанная на физических свойствах любого газа, может быть откалибрована точно в любой точке Вселенной с помощью подходящего оборудования и универсальной постоянной. Вот почему ученые часто предпочитают использовать в своих экспериментах шкалу Кельвина.

Формулы преобразования

Цельсия в Фаренгейты: Умножьте на 9, разделите на 5, затем прибавьте 32

Фаренгейта в Цельсию: Вычтите 32, затем умножьте на 5, затем разделите на 9

Цельсия в Кельвин: Прибавьте 273

Кельвина к Цельсию: Вычтите 273

Фаренгейта к Кельвину: Вычтите 32, умножьте на 5, разделите на 9 и затем прибавьте 273. 15

Кельвин в Фаренгейт: Вычтите 273,15, умножьте на 1,8 и затем добавьте 32

Дополнительные ресурсы

  • Вот видео о том, как сделать термометр в домашних условиях.
  • В этом видео сравниваются самые низкие температуры, известные человеку, с самыми высокими.
  • Встречайте универсальные константы , которые определяют Международную систему единиц, также известную как метрическая система.

Температура | Общая наука | Visionlearning

Измерение температуры - сравнительно новая концепция.Ранние ученые понимали разницу между «горячим» и «холодным», но у них не было метода количественной оценки различной степени тепла до семнадцатого века. В 1597 году итальянский астроном Галилео Галилей изобрел простой водный термоскоп - устройство, которое состояло из длинной стеклянной трубки, перевернутой в герметичный сосуд, в котором находился воздух и вода. Когда сосуд нагревали, воздух расширялся и выталкивал жидкость вверх по трубке. Уровень воды в трубке можно было сравнить при разных температурах, чтобы показать относительные изменения по мере добавления или удаления тепла.Однако у термоскопа не было простого способа напрямую определить температуру.

Несколько лет спустя итальянский врач и изобретатель Санторио Санторио улучшил конструкцию Галилея, добавив к термоскопу числовую шкалу. Эти ранние термоскопы привели к развитию термометров, заполненных жидкостью, которые обычно используются сегодня. Современные термометры работают на основе тенденции некоторых жидкостей расширяться при нагревании. Поскольку жидкость внутри термометра поглощает тепло, она расширяется, занимая больший объем и заставляя уровень жидкости внутри трубки повышаться.Когда жидкость охлаждается, она сжимается, занимая меньший объем и вызывая падение уровня жидкости.

Температура - это мера количества тепловой энергии, которой обладает объект (подробнее об этой концепции см. В нашем модуле «Энергия»). Поскольку температура является относительным измерением, для точного измерения температуры необходимо использовать шкалы, основанные на контрольных точках. Сегодня в мире обычно используются три основных шкалы для измерения температуры: шкала Фаренгейта (° F), шкала Цельсия (° C) и шкала Кельвина (K).Каждая из этих шкал использует различный набор делений, основанный на разных контрольных точках, как подробно описано ниже.

Контрольная точка понимания

Температура - это _____ измерение.

Фаренгейт

Даниэль Габриэль Фаренгейт (1686-1736) был немецким физиком, которому приписывают изобретение спиртового термометра в 1709 году и ртутного термометра в 1714 году.Температурная шкала по Фаренгейту была разработана в 1724 году. Изначально по Фаренгейту была установлена ​​шкала, в которой температура смеси льда, воды и соли была установлена ​​на уровне 0 градусов. Температура смеси ледяной воды (без соли) была установлена ​​на уровне 30 градусов, а температура человеческого тела была установлена ​​на уровне 96 градусов. Используя эту шкалу, Фаренгейт измерил температуру кипящей воды как 212 ° F по своей шкале. Позже он изменил температуру замерзания воды с 30 ° F до 32 ° F, таким образом сделав интервал между точками замерзания и кипения воды равным 180 градусам (и сделав температуру тела привычной 98.6 ° F). Шкала Фаренгейта до сих пор широко используется в США.

Цельсия

Андерс Цельсий (1701-1744) был шведским астрономом, которому приписывают изобретение шкалы Цельсия в 1742 году. Цельсий выбрал точку плавления льда и точку кипения воды в качестве двух эталонных температур, чтобы обеспечить простой и последовательный метод калибровки термометра.Цельсий разделил разницу температур между точками замерзания и кипения воды на 100 градусов (отсюда название сенти , что означает сотня, и степень , что означает градусы). После смерти Цельсия шкала Цельсия была переименована в шкалу Цельсия, и точка замерзания воды была установлена ​​на 0 ° C, а точка кипения воды - на 100 ° C. Шкала Цельсия имеет приоритет над шкалой Фаренгейта в научных исследованиях, потому что она более совместима с форматом десятичной основы Международной системы (СИ) метрических измерений (см. Наш модуль «Метрическая система»).Кроме того, температурная шкала Цельсия обычно используется в большинстве стран мира, кроме США.

Контрольная точка понимания

Какая шкала температур больше используется в науке?

Кельвин

Лорд Уильям Кельвин (1824-1907) был шотландским физиком, который изобрел шкалу Кельвина (K) в 1854 году.Шкала Кельвина основана на идее абсолютного нуля, теоретической температуры, при которой все молекулярное движение останавливается и никакая различимая энергия не может быть обнаружена (см. Наш модуль «Состояния материи» для получения дополнительной информации). Теоретически нулевая точка по шкале Кельвина - это самая низкая возможная температура, существующая во Вселенной: -273,15ºC. Шкала Кельвина использует ту же единицу деления, что и шкала Цельсия; однако он сбрасывает нулевую точку на абсолютный ноль: -273,15 ° C. Таким образом, температура замерзания воды составляет 273. 15 Кельвинов (градуировки на шкале называются Кельвинами, и ни термин «градус», ни символ º не используются), а 373,15 К - температура кипения воды. Шкала Кельвина, как и шкала Цельсия, является стандартной единицей измерения СИ, обычно используемой в научных измерениях. Поскольку на шкале Кельвина нет отрицательных чисел (поскольку теоретически ничто не может быть холоднее абсолютного нуля), очень удобно использовать значения Кельвина при измерении экстремально низких температур в научных исследованиях.(Три шкалы сравниваются на Рисунке 1.)

Контрольная точка понимания

Температура ниже абсолютного нуля по шкале Кельвина

Рисунок 1: Сравнение трех различных температурных шкал.

Хотя это может показаться запутанным, каждая из трех рассмотренных температурных шкал позволяет нам измерять тепловую энергию немного по-разному.Измерение температуры в любой из трех шкал можно легко преобразовать в другую шкалу, используя приведенные ниже простые формулы.

из по Фаренгейту по Цельсию по Кельвину
ºF F (ºF - 32) /1,8 (ºF-32) * 5/9 + 273,15
ºC (ºC * 1.8) + 32 С ºC + 273,15
К (К-273.15) * 9/5 + 32 К - 273,15 К
Таблица 1: Преобразование температуры

Сводка

Этот модуль знакомит с взаимосвязью между энергией, теплом и температурой. Принцип термометров объясняется, начиная с термоскопа Галилея в 1597 году.Модуль сравнивает три основных температурных шкалы: Фаренгейта, Цельсия и Кельвина. В нем обсуждается, как разные системы используют разные ссылки для количественной оценки тепловой энергии.

Ключевые концепции

  • Существует три различных системы измерения тепловой энергии (температуры): по Фаренгейту, Цельсию и Кельвину.

  • В научных измерениях чаще всего используется шкала Кельвина или Цельсия в качестве единицы измерения температуры.

  • Ничто не может быть холоднее абсолютного нуля, то есть точки, в которой прекращается все молекулярное движение.

Температурные и температурные шкалы | Химия для неосновных специалистов

Цели обучения

  • Определите температуру.
  • Опишите температурную шкалу Фаренгейта.
  • Опишите температурную шкалу Цельсия.
  • Опишите температурную шкалу Кельвина.

Что такое температура?

Коснитесь верхней части плиты после того, как она была горячей.Держите в руке кубик льда, он холодный. Почему? Частицы материи в горячем объекте движутся намного быстрее, чем частицы материи в холодном объекте. Кинетическая энергия объекта - это энергия движения. Частицы вещества, из которых состоит горячая печь, обладают большей кинетической энергией, чем частицы в кубике льда.

Температура - это мера средней кинетической энергии частиц в веществе. В повседневном использовании температура указывает на то, насколько горячий или холодный объект.Температура - важный параметр в химии. Когда вещество превращается из твердого в жидкое, это происходит из-за повышения температуры материала. Химические реакции обычно протекают быстрее при повышении температуры. Многие нестабильные материалы (например, ферменты) сохранят свою жизнеспособность дольше при более низких температурах.

Рис. 1. Светящийся уголь слева представляет собой высокую кинетическую энергию, в то время как снег и лед справа имеют гораздо более низкую кинетическую энергию.

Температурные шкалы


Рисунок 2.Даниэль Габриэль Фаренгейт.

Первые термометры были стеклянными и содержали спирт, который расширялся и сжимался при изменении температуры. Немецкий ученый Даниэль Габриэль Фаренгейт использовал ртуть в трубке - идею, выдвинутую Исмаэлем Бульо. Шкала Фаренгейта была впервые разработана в 1724 году и некоторое время после этого переделывалась. Основная проблема с этой шкалой - произвольные определения температуры. Температура замерзания воды была определена как 32 ° F, а точка кипения - как 212 ° F.Шкала Фаренгейта обычно не используется в научных целях.

Рисунок 3. Андерс Цельсий.

Шкала Цельсия в метрической системе названа в честь шведского астронома Андерса Цельсия (1701–1744). Шкала Цельсия устанавливает температуру замерзания и кипения воды при 0 ° C и 100 ° C соответственно. Расстояние между этими двумя точками делится на 100 равных интервалов, каждый из которых составляет один градус. Другой термин, который иногда используется для шкалы Цельсия, - это «градус Цельсия», потому что на этой шкале существует 100 градусов между точками замерзания и кипения воды.Однако предпочтительным термином является «Цельсий».

Рисунок 4. Лорд Кельвин.

Температурная шкала Кельвина названа в честь шотландского физика и математика лорда Кельвина (1824–1907). Он основан на молекулярном движении, при этом температура 0 К, также известная как абсолютный ноль, является точкой, в которой все молекулярное движение прекращается. Температура замерзания воды по шкале Кельвина составляет 273,15 К, а точка кипения - 373,15 К. Обратите внимание, что здесь в обозначении температуры не используется «градус».В отличие от шкал Фаренгейта и Цельсия, где температура обозначается как «градус F» или «градус C», мы просто обозначили температуру по шкале Кельвина как кельвин.

Как видно по разнице в 100 кельвинов между ними, изменение на один градус по шкале Цельсия эквивалентно изменению на один кельвин по шкале Кельвина. Преобразование шкалы Кельвина в шкалу Цельсия или наоборот очень просто: вы просто добавляете или вычитаете 273.

Рисунок 5.Сравнение трех различных температурных шкал.

Преобразование между температурными шкалами Цельсия и Фаренгейта немного сложнее, но все же не слишком сложно. Чтобы преобразовать градусы Фаренгейта в градусы Цельсия, сначала умножьте температуру в градусах Цельсия (T C ) на 1,8, а затем прибавьте 32 в указанном порядке.

[латекс] \ text {T} _ {\ text {F}} = 1,8 \ times \ text {T} _ {\ text {C}} + 32 [/ latex]

Чтобы преобразовать градусы Цельсия в градусы Фаренгейта, сначала вычтите 32 из температуры в градусах Фаренгейта, затем разделите на 1.8, именно в таком порядке.

[латекс] \ displaystyle \ text {T} _ {\ text {C}} = \ frac {\ text {T} _ {\ text {F}} - 32} {1.8} [/ latex]

Сводка

  • Температура - это мера средней кинетической энергии частиц в веществе.
  • По шкале Фаренгейта точка замерзания воды равна 32 ° F, а точка кипения - 212 ° F.
  • Шкала Цельсия устанавливает точки замерзания и кипения воды при 0 ° C и 100 ° C соответственно.
  • Шкала Кельвина основана на молекулярном движении, при этом температура 0 К, также известная как абсолютный ноль, является точкой, в которой все молекулярное движение прекращается.

Практика

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=48

  1. Какую смесь использовал Фаренгейт, чтобы установить термометр на ноль градусов?
  2. Почему шкала Цельсия предпочтительнее в научной работе, чем шкала Фаренгейта?
  3. В чем заключалась идея создания шкалы температур Кельвина?
  4. В чем преимущество использования шкалы Кельвина при низких температурах?

Обзор

  1. Что такое абсолютный ноль на шкале температур Цельсия?
  2. Каковы точки замерзания и кипения воды по шкале Цельсия?
  3. Преобразует следующие температуры Кельвина в градусы Цельсия.
    1. 188 К
    2. 631 К
  4. Температуру в градусах Фаренгейта можно преобразовать в градусы Цельсия, сначала вычтя 32, а затем разделив на 1,8. Какая температура по Цельсию на улице в теплый день (88 ° F)?
  5. Почему шкалу Цельсия иногда называют «стоградусной»?

Глоссарий

  • кинетическая энергия: Энергия движения
  • температура: Мера средней кинетической энергии частиц в веществе.В повседневном использовании температура - это насколько горячий или холодный объект
  • температурная шкала: Способ количественного измерения температуры. Сегодня используются три основных гаммы.

Температурные шкалы Рона Куртуса

SfC Home> Физика> Тепловая энергия>

Рона Куртуса (от 13 ноября 2014 г.)

A температурная шкала - это способ указать или измерить температуру относительно начальной точки (0 или ноль) и единицы измерения. Обычно это делается путем определения некоторых физических явлений при заданных температурах, таких как точки замерзания и кипения воды, и определения их как 0 и 100 соответственно. Затем можно определить единицу, разделив диапазон на 100 единиц или градусов.

Основными используемыми температурными шкалами являются шкалы Фаренгейта, Цельсия и Кельвина.

Первой крупной температурной шкалой была шкала Фаренгейта, которая до сих пор используется в Соединенных Штатах. Единица измерения температуры определена несколько неуклюже.Впоследствии была установлена ​​шкала Цельсия или Цельсия. Цельсия считается метрической системой единиц СИ и используется во всем мире. Шкала Кельвина - это вариация шкалы Цельсия, которая начинается с абсолютного нуля и используется в научных измерениях и во многих расчетах, связанных с теплом.

Вы можете использовать формулу для преобразования температуры из одной шкалы в другую.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

  • Как определялась шкала Фаренгейта?
  • Что такое шкала Цельсия и Кельвина?
  • Как сделать перевод между шкалами?

Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Конвертация единиц



по Фаренгейту

Около 1700 года немецкий ученый Габриэль Фаренгейт изобрел термометр, наливая воду в тонкую стеклянную трубку. Чем выше температура, тем выше по трубке поднималась вода.

Чтобы иметь возможность измерять температуру с помощью чисел, Фаренгейту пришлось определить единицу измерения. Подобно тому, как измерение веса и длины было основано на кратных единицах произвольной единицы измерения (фунт, грамм, дюйм, метр), измерение температуры основано на произвольной единице измерения - градусе.

по Фаренгейту определяет единицы

по Фаренгейту использовал температуру своего тела как 100 ° F (100 градусов по Фаренгейту) и температуру замерзания насыщенной соленой воды как 0 ° F. Он отметил эти уровни на своем термометре и разделил шкалу на 100 частей для каждого градуса.

Плохой выбор

Выбор температуры его тела 100 ° F и температуры замерзания соленой воды 0 ° F был неудачным.

У

градусов по Фаренгейту метаболизм был выше, чем у большинства людей, поэтому 100 ° F для него привело к 98.6 ° F как температура тела для среднего человека.

по Фаренгейту обозначил температуру замерзания воды, насыщенной солью, как 0 ° F. Но это, конечно, не самая низкая температура, которую вы можете испытать в зимнюю погоду. Это также делает температуру замерзания воды неудобной 32 ° F. Поскольку океанская вода не насыщена солью, она замерзает при температуре 28 ° F.

США все еще используют его

Что более удивительно, чем этот плохой выбор единиц температуры, так это то, что такие страны, как Великобритания и США, приняли эту систему измерения.С тех пор Англия перешла на шкалу Цельсия, в то время как США по-прежнему придерживаются шкалы Фаренгейта.

Метрические единицы измерения температуры

Метрические единицы измерения температуры - это Цельсий и Кельвин.

по Цельсию

Примерно через 20 лет после того, как Фаренгейт изобрел термометр, шведский профессор Андерс Цельсий определил лучшую шкалу для измерения температуры. Он предложил использовать точку кипения воды как 100 ° C и точку замерзания воды как 0 ° C.В этом было гораздо больше смысла, и это было названо системой по шкале Цельсия. (Цельсия - означает сто градусов по Цельсию, разделенное на 100 единиц.)

Шкала Цельсия использовалась до 1960-х годов, когда научное сообщество переименовало ее в систему Цельсия в честь изобретателя. Некоторые до сих пор называют это шкалой Цельсия.

В Европе и большей части мира температура измеряется в градусах Цельсия.

Кельвина

Для научной работы с энергией молекул хорошо иметь отправную точку, где уровень энергии находится в самом низком возможном состоянии.Эта точка называется абсолютным нулем .

Шкала Кельвина была определена на основе шкалы Цельсия, но с начальной точкой на абсолютном нуле. Температуры по шкале Кельвина на 273 градуса меньше, чем по шкале Цельсия. Таким образом, абсолютный ноль равен -273 ° C, а температура кипения воды при 100 ° C составляет 373 K или 373 кельвина.

Примечание: Знак градуса ( ° ) отсутствует при использовании шкалы Кельвина. Не спрашивайте меня, почему. Именно так они и хотели это сделать.

Существует также шкала Ренкина, которая также начинается с абсолютного нуля, но основана на шкале Фаренгейта. Поскольку большая часть научной работы проводится на основе шкалы Кельвина, шкала Ренкина для абсолютных температур используется редко.

Преобразование между системами

Поскольку градусы Фаренгейта используются в Соединенных Штатах, а градусы Цельсия используются почти везде, вам может потребоваться преобразовать градусы из одной системы в другую. Простой способ сделать это - использовать следующее приложение для преобразования:

Преобразователь температуры

Введите число в одно поле и затем щелкните здесь.
Используйте кнопку сброса, чтобы очистить числа.

Если вам нужно научиться производить вычисления вручную, используются следующие уравнения:

градусов по Фаренгейту

Формула преобразования Цельсия в Фаренгейт:

F = 9C / 5 + 32

Другими словами, если C = 100 ° C (точка кипения воды), то

F = (9 x 100) / 5 + 32 = 212 ° F

Фаренгейта в Цельсия

Формула для преобразования Фаренгейта в Цельсия:

С = 5 (Ж - 32) / 9

Другими словами, если F = 50 ° F, то

° C = 5 * (50-32) / 9 = 5 * (18) / 9 = 10 ° C

Цельсия в Кельвин

Преобразовать из градусов Цельсия в Кельвин очень просто.

К = С + 273

Таким образом, если C = 10 ° C, температура Кельвина будет 283 K.

Сводка

Температура определяется как величина, кратная единице температуры. Используются три основных температурных шкалы. В Соединенных Штатах используется система единиц температуры по Фаренгейту. Метрическая единица измерения температуры - градус Цельсия, который используется во всем мире. Научной единицей измерения является Кельвин, который используется во многих расчетах, связанных с теплом.


Сохраняйте неприкосновенность


Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайтов

Физические ресурсы

Книги

Книги по измерению температуры с самым высоким рейтингом


Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте. Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.


Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:


Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
temperature_scales.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или тезисе.

Авторские права © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа чемпионов

По физике

Температурные шкалы

Основы температуры - Chemistry LibreTexts

Цели обучения

  • Для определения разницы между температурой и теплом
  • Для распознавания различных шкал, используемых для измерения температуры

Понятие температуры может показаться вам знакомым, но многие люди путают температуру с теплом. Температура - это мера того, насколько горячий или холодный объект по отношению к другому объекту (его содержание тепловой энергии), тогда как тепла - это поток тепловой энергии между объектами с разными температурами.

Для измерения температуры обычно используются три различных шкалы: Фаренгейта (выражается в ° F), Цельсия (° C) и Кельвина (K). Термометры измеряют температуру с помощью материалов, которые расширяются или сжимаются при нагревании или охлаждении. Например, ртутные или спиртовые термометры имеют резервуар с жидкостью, который расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, поэтому столб жидкости удлиняется или укорачивается при изменении температуры жидкости.

Шкала Фаренгейта

Температурная шкала по Фаренгейту была разработана в 1717 году немецким физиком Габриэлем Фаренгейтом, который обозначил температуру ванны таяния льда в растворе соли как нулевую точку своей шкалы. Такой раствор обычно использовался в 18 веке для проведения низкотемпературных реакций в лаборатории. Шкала была измерена с шагом 12; его верхний конец, обозначенный как 96 °, был основан на температуре подмышек здорового человека - в данном случае жены Фаренгейта.Позже количество делений, отображаемых на термометре, увеличилось по мере того, как измерения стали более точными. Верхняя точка основана на температуре кипения воды, обозначенной как 212 °, чтобы сохранить исходную величину в градус Фаренгейта, тогда как точка плавления льда обозначена как 32 °.

Шкала Цельсия

Шкала Цельсия была разработана в 1742 году шведским астрономом Андерсом Цельсием. Он основан на температурах плавления и кипения воды при нормальных атмосферных условиях.Текущая шкала представляет собой перевернутую форму исходной шкалы, которая была разделена на 100 шагов. Из-за этих 100 делений шкалу Цельсия также называют шкалой градусов по Цельсию .

Шкала Кельвина

Лорд Кельвин, работающий в Шотландии, разработал шкалу Кельвина в 1848 году. Его шкала использует молекулярную энергию для определения крайних значений тепла и холода. Абсолютный ноль, или 0 К, соответствует точке, в которой молекулярная энергия минимальна. Шкала Кельвина является предпочтительной в научной работе, хотя шкала Цельсия также широко используется.Температуры, измеренные по шкале Кельвина, обозначаются просто как K, а не как ° K.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Сравнение температурных шкал по Фаренгейту, Цельсию и Кельвину. Поскольку разница между температурой замерзания воды и температурой кипения воды составляет 100 ° по шкале Цельсия и Кельвина, величина градуса Цельсия (° C) и градуса Кельвина (K) абсолютно одинаковы. Напротив, и градус Цельсия, и кельвин составляют 9/5 градуса Фаренгейта (° F).

Преобразование шкал

Кельвин имеет ту же величину, что и градус Цельсия, поэтому измерения легко переводятся из одного в другое. Температура замерзания воды 0 ° C = 273,15 K; температура кипения воды составляет 100 ° C = 373,15 K. Шкалы Кельвина и Цельсия связаны следующим образом:

T (° C) + 273,15 = T (° K)

T (в К) - 273,15 = T (в ° C)

Однако

градуса по шкале Фаренгейта основаны на английской традиции использования 12 делений, так как 1 фут = 12 дюймов. Соотношение между градусами Фаренгейта и градусами Цельсия выглядит следующим образом: где коэффициент для градусов Фаренгейта является точным. (В некоторых калькуляторах есть функция, которая позволяет напрямую переводить между ° F и ° C.) Существует только одна температура, числовое значение которой одинаково для шкалы Фаренгейта и Цельсия: -40 ° C = -40 ° F . Соотношение между весами следующее:

° С = (5/9) * (° F-32)

° F = (9/5) * (° C) +32

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Преобразуйте температуру поверхности Солнца (5800 К) и точки кипения золота (3080 К) и жидкого азота (77.36 K) до ° C и ° F. Учащийся заболел с температурой 103,5 ° F. Какая у нее температура в ° C и K?

Температурные шкалы

- обзор

II.C.1 Определение шкалы

Принятая в настоящее время Международная температурная шкала 1990 года значительно отличается от своей непосредственной предшественницы (IPTS-68) с величинами различий между двумя показанными шкалами. на рис. 4. Нижняя граница шкалы теперь составляет 0,65 К, а не 13,8 К, различия с термодинамическими температурами (особенно при низкой температуре) уменьшены, чтобы обеспечить повышенную плавность, а разработка высокотемпературных SPRT позволяет использовать их в точка замерзания серебра (961.78 ° С). Неравномерность наклона при 630 ° C на рис. 4 связана с изменением этой температуры в инструменте интерполяции, который используется для определения IPTS-68. Относительно точный и точный SPRT использовался при более низких температурах, в то время как гораздо менее точная и стабильная (± 0,2 К) термопара платина – 10% родий / платина использовалась до точки золота.

РИСУНОК 4. Различия между ITS-90 и его предшественником, IPTS-68. [Из BIPM.]

ITS-90 определяется в терминах 17 фиксированных точек в Таблице I, с соотношениями давления пара и температуры для изотопов гелия, расширяющими определение шкалы до 0.65 К. Эти фиксированные точки характеризуются как давление пара (v), тройная точка (tp) или точка замерзания (fp) без использования точек кипения. Тройной точке воды присваивается точное значение 273,16 K, а соотношение между температурами Кельвина и Цельсия определяется как

ТАБЛИЦА I. Температуры фиксированной точки для ITS-90

−248 0,02475 5 5 505Цинк (fp) Золото fp)
T 90 ( K ) т 90 (° C)
1.Гелий (v) от 3 до 5 от −270,15 до −268,15
2. е-водород (tp) 13,8033 −259,3467
3. е-водород (v или g) ≈17 ≈ −256,15
4. Электронный водород (об. Или г) ≈20,3 ≈ −252,85
5. Неон (tp) 24,5561
6. Кислород (тп) 54,3584 −218,7916
7.Аргон (tp) 83,8058 −189,3442
8. Ртуть (tp) 234,3156 −38,8344
9. Вода (tp) Галлий (fp) 302,9146 29,7646
11. Индий (fp) 429,7485 156,5985
12. олово (fp) 692,677 419,527
14. Алюминий (fp) 933,473 660,323
15. Серебро (fp) 1234,93 916,72 1234.93 1337,33 1064,18
17. Медь (fp) 1357,77 1084,62

(1) t90 / ° C = T90 / K − 273,15;

273,15 появляется здесь вместо 273,16, поскольку, как обсуждалось во введении (раздел I), температуры по Цельсию основаны на температуре замерзания, а не на тройной точке воды.

ITS-90 легче всего описать в терминах четырех методов (инструментов) интерполяции, которые используются для определения его в четырех различных, но перекрывающихся диапазонах температур. Эти перекрытия представляют собой изменение философии по сравнению с IPTS-68, поскольку перекрытие не допускается между четырьмя диапазонами, которые определяют эту шкалу.

Низкотемпературная часть ITS-90 разделена на две области. Для самых низких температур (от 0,65 до 5 К) даны явные уравнения для соотношений давления пара-температуры для двух изотопов гелия.Температуры между 3 К и тройной точкой неона (24,5561 К) определяются с помощью интерполирующего газового термометра постоянного объема (см. Раздел III.B.1), в котором в качестве рабочего вещества используется либо 4 He, либо 3 He. Дается процедура корректировки давлений газового термометра (незначительной) для неидеального поведения этих газов, после чего параметры параболической зависимости давления от температуры определяются из скорректированных давлений в фиксированных точках 1, 2 и 5 в Таблице I. .

Платиновый термометр сопротивления (SPRT) используется для определения ITS-90 от 13,8 К (2 в Таблице I) до 961,78 ° C (точка замерзания серебра; 15), с признанием того, что ни один отдельный инструмент вряд ли чтобы их можно было использовать во всем этом диапазоне. Характеристики реального термометра были использованы для создания отношения интерполяции SPRT, которое для получения требуемой точности является довольно сложным. Чтобы устранить различия между термометрами из-за разного сопротивления, основной переменной, которая используется для интерполяции, является безразмерное отношение сопротивления термометра при данной температуре к его значению в тройной точке воды, 273.16 К,

(2) WT90 = RT90 / R273.16K.

Значение тройной точки R обычно составляет примерно 25 Ом для SPRT, который будет использоваться от самых низких температур до, возможно, 400 ° C, с меньшими значениями (всего 0,25 Ом), используемыми для самых высоких -температурные приложения.

PRT, который является приемлемым для представления ITS-90 (SPRT), должен содержать платиновый элемент высокой чистоты без деформаций; ITS-90 определяет такой элемент как элемент, для которого либо W (29.7646 ° C) ≥ 1,11807 (тройная точка галлия) или Вт (-38,8344 ° C) ≤ 0,844235 (тройная точка ртути). SPRT, который будет использоваться до точки замерзания серебра, дополнительно должен иметь Вт (961,78 ° C) ≥ 4,2844. Эти требования исключают многие относительно недорогие коммерческие термометры. Практическое требование, которое не указано в шкале, заключается в том, что SPRT должен иметь воспроизводимость в тройной точке воды после температурного цикла лучше 1 мК (предпочтительно 0.1 мК). Термометры, которые используются выше точки цинкования (431 ° C), требуют осторожного обращения из-за эффектов отжига платинового элемента.

Математические функции, которые требуются для математического описания отношения интерполяции эталона ITS для SPRT, довольно сложны. Для температур от 13,8 до 273,16 K требуется 13-членный ряд мощности, чтобы получить ln [ W r ( T 90 )] как функцию ln [ T 90 / 273.16 K], в то время как обратная зависимость, которая дает T 90 как функцию от W r ( T 90 ), требует 16-членного степенного ряда. Каждый соответствующий степенной ряд для температур от 0 до 961,78 ° C содержит «всего» 10 членов.

Лишь в редких случаях температурная зависимость сопротивления реального термометра, W ( T 90 ), будет совпадать с заданной опорной функцией W r ( T 90 ).Значения W и W r сравниваются в различных фиксированных точках, и различия используются для определения параметров в функции отклонения, которая затем используется вместе с эталонным соотношением для получения T 90 . Детали снова сложны; SPRT, который должен использоваться в диапазоне от 13,8 до 273,16 K, должен быть откалиброван в точках 2–9 (Таблица I) для определения восьми параметров в функции отклонения. Для калибровки, которая должна использоваться только в пределах ± 30 ° C от точки замерзания, термометр необходимо откалибровать только по точке ртути, тройной точке воды и точке галлия, чтобы определить два параметра для функции отклонения. Всего определено 11 возможных поддиапазонов; 4 зависят от самой низкой температуры ниже 273,16 K, при которой будет использоваться термометр, 1 - для температур около 0 ° C, а 6 - от максимальной температуры выше 0 ° C, при которой будет использоваться термометр.

Сразу возникает вопрос о соответствии, которое можно ожидать между температурами, полученными, например, при -15 ° C, для данного термометра, который был откалиброван с использованием пяти различных процедур и пяти различных наборов фиксированных точек.Это проблема «уникальности». Считается, что различия при данной температуре между калибровками с использованием разных диапазонов будут сопоставимы с различиями между разными термометрами, которые откалиброваны в данном диапазоне. Эта «неоднозначность» будет составлять несколько десятых милликельвина вблизи комнатной температуры, менее 1 мК для более экстремальных частей шкалы между 13,8 К и 420 ° C и должна быть менее 5 мК при самых высоких температурах.

Наивысший диапазон ITS-90, выше серебряной точки, определяется оптической пирометрией с использованием закона Планка для получения лучистого излучения из полости черного тела для заданной длины волны, λ и ширины полосы. Отношение спектральной яркости при температуре T 90 и эталонной температуре X связано с абсолютной температурой соотношением

(3) Lλ (T90) Lλ (TX) = exp [c2 / λT90 (X)] - 1exp [c2 / λT90] -1,

, где T 90 ( X ) относится к любому из серебра [ T 90 (Ag) = 1,234,93 K] , золото [ T 90 (Au) = 1337,33 K] или медь [ T 90 (Cu) = 1357.77 K] точки замерзания. Здесь оптический пирометр одновременно определяет шкалу и служит устройством интерполяции. ITS-90 определяет использование теоретического значения для константы c 2 , поэтому в этом соотношении нет настраиваемых параметров. Правильное определение температур с помощью пирометрии требует осторожности при проектировании полостей, в которых находятся золото и образец, и, как и в случае с большинством термометров, следует проявлять осторожность, чтобы избежать систематических ошибок.

Метрическая система температуры - Метрическая ассоциация США

Три температурных шкалы широко используются в науке и промышленности. Две из этих шкал являются метрическими:

.

Шкала Цельсия была разработана путем разделения диапазона температур между температурами замерзания и кипения чистой воды при стандартных атмосферных условиях (давление на уровне моря) на 100 равных частей. Температуры по этой шкале называются градусов Цельсия (° C) . Одно время они были известны как градусов по Цельсию ; однако использовать эту терминологию уже некорректно. [Официальное название было изменено с «градус Цельсия» на «градус Цельсия» 9-й Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM) в 1948 году.]

Шкала Кельвина - это расширение шкалы Цельсия до абсолютного нуля , гипотетической температуры, характеризующейся полным отсутствием тепловой энергии. Температуры на этой шкале называются кельвинов, (, а не градусов Кельвина), кельвин - это , а не с заглавной буквы, а символ (прописные K ) стоит отдельно от без символа градусов. [Официальное название было изменено на «кельвин» и символ «K» 13-й Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM) в 1967 году.]

Неметрическая шкала по Фаренгейту была разработана и развивалась с течением времени таким образом, чтобы температуры замерзания и кипения воды были целыми числами, а не круглыми, как в температурной шкале Цельсия. Температуры по этой шкале называются градусов по Фаренгейту (° F) .

Базовые температуры

Температура Кельвин (К) Градусов Цельсия (° C) градусов по Фаренгейту (° F)
Температура кипения воды 373.15 100 212
Температура плавления льда 273,15 0 32
Абсолютный ноль 0 -273,15 -459,67

Стандартные сравнения температур

Температура Градусов Цельсия (° C) градусов по Фаренгейту (° F)
Температура кипения воды 100 212
Средняя температура тела человека 37 98. 6
Средняя температура в помещении от 20 до 25 68 по 77
Температура плавления льда 0 32

Преобразование температуры

Ниже приведены формулы для точного пересчета температурных шкал.

Кельвин / Цельсий
  • Кельвина = градус Цельсия + 273,15
  • Градусов Цельсия = Кельвина - 273,15
по Фаренгейту / Цельсию
  • Градусы Фаренгейта = градусы Цельсия × 1.8 + 32
  • Градусов Цельсия = (32 градуса Фаренгейта) / 1,8

Мнемоника Цельсия

Существует несколько вспомогательных средств запоминания, которые могут помочь новичку понять температурную шкалу Цельсия. Один из таких мнемоник:

Когда 0 - холодно,
- 10 - нет,
- 20 - тепло,
- 30 - жарко!

Или еще один, который нужно запомнить:

Тридцать - это жарко
Двадцать - это хорошо
Десять - это круто
Ноль - это лед

Цитаты о Фаренгейте

Температурная шкала по Фаренгейту «устарела, неуклюжа и до сих пор используется только в одной промышленно развитой стране мира сегодня - в Соединенных Штатах.

- Уолтер А. Лайонс, доктор философии, The Handy Weather Answer Book , стр. 41.

Температурная шкала по Фаренгейту «просто глупая, а ее культурная ценность [незначительна]».

- Невилл Холмс, «Числовая дисфункция», Mathematical Intelligencer , 22 (1), 2000-зима, стр. 8.

Банкноты

США - единственная страна , которая продолжает использовать шкалу Фаренгейта для наблюдений за погодой на уровне укрытия (поверхности) .Однако по состоянию на все данные наблюдений за приземной температурой в сводках METAR / TAF Национальной метеорологической службы теперь передаются в градусах Цельсия.

Все атмосферные температуры (неповерхностные) всегда измерялись и сообщались в градусах Цельсия всеми странами.

Температуры охлаждения ветром в метрических единицах

Температура
10 ° С 5 ° С 0 ° С -5 ° С -10 ° С -15 ° С -20 ° С -25 ° С -30 ° С -35 ° С -40 ° С -45 ° С -50 ° С
Скорость ветра 10 км / ч 8. 6 2,7 -3,3 -9,3 -15,3 -21,1 -27,2 -33,2 -39,2 -45,1 -51,1 -57,1 -63,0
15 км / ч 7,9 1,7 -4,4 -10,6 -16,7 -22,9 -29,1 -35,2 -41,4 -47,6 -53,7 -59.9 -66,1
20 км / ч 7,4 1,1 -5,2 -11,6 -17,9 -24,2 -30,5 -36,8 -43,1 -49,4 -55,7 -62,0 -68,3
25 км / ч 6,9 0,5 -5,9 -12,3 -18,8 -25,2 -31,6 -38.0 -44,5 -50,9 -57,3 -63,7 -70,2
30 км / ч 6,6 0,1 -6,5 -13,0 -19,5 -26,0 -32,6 -39,1 -45,6 -52,1 -58,7 -65,2 -71,7
35 км / ч 6,3 -0,4 -7,0 -13. 6 -20,2 -26,8 -33,4 -40,0 -46,6 -53,2 -59,8 -66,4 -73,1
40 км / ч 6,0 -0,7 -7,4 -14,1 -20,8 -27,4 -34,1 -40,8 -47,5 -54,2 -60,9 -67,6 -74,2
45 км / ч 5.7 -1,0 -7,8 -14,5 -21,3 -28,0 -34,8 -41,5 -48,3 -55,1 -61,8 -68,6 -75,3
50 км / ч 5,5 -1,3 -8,1 -15,0 -21,8 -28,6 -35,4 -42,2 -49,0 -55,8 -62,7 -69.5 -76,3
55 км / ч 5,3 -1,6 -8,5 -15,3 -22,2 -29,1 -36,0 -42,8 -49,7 -56,6 -63,4 -70,3 -77,2
60 км / ч 5,1 -1,8 -8,8 -15,7 -22,6 -29,5 -36,5 -43.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *