Температура – карта знаний

Звезды разной массы и возраста имеют разную внутреннюю структуру. Модели звездной структуры детально описывают внутреннюю структуру звезды и предоставляют подробную информацию о ее яркости, цвете и дальнейшей эволюции.

Температура

• Температура (от лат. temperature – правильное смешение, нормальное состояние) – это физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное представление о различных степенях нагрева тел.

Живые существа способны воспринимать ощущения тепла и холода непосредственно своими органами чувств. Точное определение температуры, однако, требует ее объективного измерения с помощью приборов. Такие приборы называются термометрами и измеряют так называемую эмпирическую температуру. Эмпирическая температурная шкала устанавливает две точки отсчета и количество делений между ними – так появились шкалы Цельсия, Фаренгейта и другие, используемые сегодня. Абсолютная температура, измеряемая в Кельвинах, вводится в одной точке отсчета, учитывая, что в природе существует минимальный температурный предел – абсолютный ноль. Верхнее значение температуры ограничено температурой Планка.

Если система находится в тепловом равновесии, температура всех ее частей одинакова. В противном случае происходит перенос энергии от более нагретых частей системы к менее нагретым, что приводит к равновесию температур в системе, и говорят о распределении температур в системе или о скалярном температурном поле. В термодинамике температура – это интенсивная термодинамическая величина.

Помимо термодинамики, другие определения температуры могут быть введены в других отраслях физики. В молекулярно-кинетической теории показано, что температура пропорциональна средней кинетической энергии молекул в системе. Температура определяет распределение энергетических уровней частиц в системе (см. статистику Максвелла-Больцмана), распределение скоростей частиц (см. распределение Максвелла), степень ионизации вещества (см. уравнение Сача), спектральную плотность излучения (см. формулу Планка), полную объемную плотность излучения (см. закон Стефана-Больцмана) и т.д. Температура, содержащаяся в качестве параметра в распределении Больцмана, часто называется температурой возбуждения, в распределении Максвелла – кинетической температурой, в уравнении Сача – температурой ионизации, в законе Стефана-Больцмана – температурой излучения. Для системы, находящейся в термодинамическом равновесии, все эти параметры равны друг другу и называются просто температурой системы.

Связанные термины

Ссылки на литературу

Связанные условия (продолжение)

Внутренняя энергия термодинамической системы может изменяться двумя способами: за счет совершения работы системой и за счет теплообмена с окружающей средой. Энергия, которую тело получает или теряет в результате теплообмена с окружающей средой, называется количеством тепла или просто теплом. Теплота является одной из фундаментальных термодинамических величин в классической феноменологической термодинамике. Количество тепла входит в стандартные математические формулы первого и второго.

Звезды разной массы и возраста имеют разную внутреннюю структуру. Модели звездной структуры детально описывают внутреннюю структуру звезды и предоставляют подробную информацию о светимости, цвете и дальнейшей эволюции звезды.

Ссылки в литературе (продолжение)

T1/T2) изменяется с температурой по экстремальному закону, с общим максимумом для образцов, приготовленных методами ремакеризации (система 1) и реперфузии (система 2) в диапазоне 50 ?C, а при механическом перемешивании (система 3) в диапазоне 60?70 ?C. Согласно полученным результатам, каждый из использованных методов экстракции приводит к образованию индивидуальной коллоидной системы с соответствующими значениями релаксационных параметров.

Построение температурной шкалы начинается с выбора точек отсчета, которые должны быть четко связаны с каким-либо физическим процессом, который легко воспроизвести. Например, нулевая точка шкалы Цельсия температурной шкалы Цельсия это температура плавления льда при нормальном атмосферном давлении (t = 0 °C). Температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении имеет значение t = 100 °C. Единицей измерения температуры по шкале Цельсия является градусов Цельсия: .

Что такое температура

Эксперименты показывают, что макроскопическая система может переходить из одного состояния в другое. Например, если в холодный день внести в комнату воздушный шар, наполненный гелием, гелий в шаре нагреется, и давление, объем и другие параметры газа изменятся. После того как шарик побудет в комнате некоторое время, изменения прекратятся. Один из постулатов молекулярной физики и термодинамики – также называемый нулевой принцип термодинамики – состояния: каждое макроскопическое тело или система тел при постоянных внешних условиях самопроизвольно достигает состояния термодинамического равновесия (состояние теплового равновесия), после которого все части системы имеют одинаковую температуру. Нулевая точка начала термодинамики вводит и определяет понятие температуры.

Температура – это физическая величина, характеризующая состояние теплового равновесия макроскопической системы.

Состояние теплового равновесия – это состояние макроскопической системы, при котором все макроскопические параметры системы остаются неизменными как можно дольше.

При тепловом равновесии все части системы имеют одинаковую температуру; другие макроскопические параметры постоянны, но могут быть различными. Вспомните пример с воздушным шаром: при достижении теплового равновесия температура окружающего воздуха и температура гелия в шаре будут одинаковыми, но давление, плотность и объем будут разными.

Как работают термометры

Температура является физической величиной и может быть измерена. Для этого вам необходимо настроить температурная шкала. Наиболее распространенными температурными шкалами являются шкалы Цельсия, Кельвина и Фаренгейта (рис. 29.1).

Построение температурной шкалы начинается с выбора точек отсчета, которые должны быть однозначно связаны с каким-либо физическим процессом, который легко воспроизвести. Например, нулевая точка температурной шкалы Цельсия это температура плавления льда при нормальном атмосферном давлении (t = 0 °C). Температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении составляет t = 100 °C. Единицей измерения температуры по шкале Цельсия является градусов Цельсия: .

Рисунок 29.2. Различные типы термометров: a – жидкостный термометр (принцип работы: изменение объема жидкости при изменении температуры); b – термометр сопротивления (изменение электрического сопротивления проводника при изменении температуры); c – биметаллический искажающий термометр (изменение длины двух разных металлических пластин при изменении температуры).

Устройства для измерения температуры Термометры (рис. 29.2). Основными частями каждого термометра являются термометрический корпус (ртуть или спирт в жидкостном термометре, биметаллическая пластина в деформационном металлическом термометре и т.д.) и устройство для измерения температуры. Если тело термометра вступает в контакт с телом, температуру которого необходимо измерить, система переходит в состояние неравновесия. При переходе к равновесию некоторые параметры термометрического тела (объем, сопротивление и т.д.) изменятся. Зная, как эти параметры зависят от температуры, определяется температура тела.

• Термометр регистрирует свою собственную температуру, которая равна температуре тела, с которым термометр находится в термодинамическом равновесии.
• Корпус термометра не должен быть массивным, иначе он будет значительно изменять температуру тела, с которым соприкасается.

Температура и средняя кинетическая энергия молекул

То, что температура тела должна быть связана с кинетической энергией его молекул, следует из простых соображений. Например, при повышении температуры увеличивается броуновская скорость молекул, ускоряется диффузия и повышается давление газа, что означает, что молекулы движутся быстрее и их кинетическая энергия больше. Можно предположить, что если газы находятся в тепловом равновесии, то средние кинетические энергии молекул этих газов одинаковы. Но как это можно доказать, если эти энергии нельзя измерить напрямую?

Обратимся теперь к основному уравнению МКТ идеального газа: . По определению поэтому . После преобразований получаем: .

Таким образом, чтобы экспериментально убедиться, что средние кинетические энергии молекул различных газов при одинаковой температуре равны, измерьте объемы (V), давления (p) и массы (m) газов и, зная их молярные массы (M), найдите число молекул каждого газа (N) по формуле .

Для обеспечения одинаковой температуры можно, например, погрузить цилиндры с различными газами в посуду с водой и подождать, пока не будет достигнуто тепловое равновесие (рис. 29.3).

Рисунок 29.3. Эксперимент по определению зависимости между температурой и средней кинетической энергией поступательного движения молекул газа. Газы в сосудах находятся в тепловом равновесии со средой и, следовательно, друг с другом

Эксперименты показывают, что для всех газов, находящихся в тепловом равновесии, отношение одинакова, и, следовательно, средние кинетические энергии молекул газа также одинаковы. (Соотношение часто обозначается символом θ (тета)).

Например, при 0 °C (сосуд с газами, погруженный в тающий лед) J, т.е. Дж; при 100 °C (сосуды погружены в кипящую воду) Поскольку при тепловом равновесии значение θ для каждого газа одинаково, температуру можно измерять в джоулях.

Шкала абсолютной температуры

Понятно, что представлять температуру в джоулях неудобно (прежде всего потому, что значения θ очень малы), и также неудобно полностью отказаться от шкалы Цельсия. В 1848 году английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) (1824-1907) предложил шкала абсолютной температуры (теперь переименован в Шкала Кельвина).

Температура T по шкале Кельвина называется абсолютная температура.

Единицей абсолютной температуры является Кельвин – Основная единица СИ: [T] = 1 K (K).

Шкала Кельвина строится следующим образом:

• изменение температуры по шкале Кельвина равно изменению температуры по шкале Цельсия: ∆ = T t ∆ , т.е. значение деления шкалы Кельвина равно значению деления шкалы Цельсия: 1 °C = 1 K; температуры, измеренные по шкалам Кельвина и Цельсия, связаны соотношениями:
• температура по Кельвину связана со значением в соответствии с соотношением θ = kT, где k – постоянная Больцмана, коэффициент пропорциональности, который не зависит ни от температуры, ни от состава и количества газа:
• Абсолютная температура имеет глубокий физический смысл: средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа прямо пропорциональна абсолютной температуре: (1) То есть, если газ охлаждается до T= 0 K, движение его молекул должно прекратиться (). Таким образом, нулевая точка шкалы Кельвина – это самая низкая теоретически возможная температура. В действительности движение молекул никогда не прекращается, поэтому невозможно достичь температуры 0 K (-273 °C).

Абсолютный нижний предел температуры, при котором движение молекул и атомов должно прекратиться, называется температура абсолютного нуля. Давление p газа полностью определяется его абсолютной температурой T и концентрацией n молекул в газе: p=nkT (2).

• Физическая величина, характеризующая состояние теплового равновесия макроскопической системы, называется температурой. Абсолютный нижний предел температуры, при котором движение молекул и атомов должно прекратиться, называется абсолютным нулем температуры. Шкала, нулевая точка которой принимается за абсолютный ноль температуры, называется абсолютной температурной шкалой (шкала Кельвина). Единицей абсолютной температуры является кельвин (К), который является основной единицей системы СИ. Температуры по шкалам Кельвина и Цельсия связаны между собой соотношением: T=t + 273; t=T – 273.
• Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа прямо пропорциональна абсолютной температуре, а давление газа зависит от абсолютной температуры и концентрации молекул газа:– Постоянная Больцмана.

При копировании любых материалов с сайта evkova.org активная ссылка на www.evkova.org обязательна.

Сайт создан командой учителей на некоммерческой основе с целью дальнейшего образования молодежи.

Сайт написан, поддерживается и управляется командой учителей

Whatsapp и логотип Whatsapp являются торговыми марками корпорации WhatsApp LLC.

Данный веб-сайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой в понимании статьи 437 Гражданского кодекса Российской Федерации. Анна Евкова не предоставляет никаких услуг.

Температура – это физическая величина, характеризующая тепловое состояние тела. Например, температура теплой воды выше, чем холодной; температура на улице зимой ниже, чем летом.

“Тепловое равновесие”.
Температура. Шкала Цельсия”.

Молекулярная физика, в отличие от механики, изучает системы (тела), состоящие из большого числа частиц. Эти тела могут находиться в различных состояниях, которые называются параметры состояния. Государственные параметры включают давление, объем, температура. Система может находиться в состоянии, когда параметры, характеризующие ее, остаются постоянными в течение произвольно долгого времени при отсутствии внешних воздействий. Это состояние называется тепловое равновесие. Например, объем, температура, давление жидкости в сосуде, находящемся в тепловом равновесии с воздухом в комнате, не изменятся, если для этого нет какой-то внешней причины.

Температура

Состояние теплового равновесия системы характеризуется такими параметрами, как температура. Его особенность заключается в том, что значение температуры одинаково во всех частях системы, находящейся в тепловом равновесии. Если опустить серебряную ложку (или ложку из любого другого металла) в стакан с горячей водой, ложка нагреется, а вода остынет. Это будет происходить до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие, при котором ложка и вода имеют одинаковую температуру, т.е. достигнуто тепловое равновесие.

Температура – это физическая величина, характеризующая тепловое состояние тела. Например, температура теплой воды выше, чем холодной, температура воздуха на улице зимой ниже, чем летом.

Единицей измерения температуры является градус Цельсия (°С). Температура может быть измерена с термометром..

Конструкция термометра и, соответственно, способ измерения температуры основаны на температурной зависимости свойств тел, в частности, свойства тела расширяться под воздействием тепла. В термометрах могут использоваться различные вещества: жидкости (спирт, ртуть), твердые тела (металлы) и газы. Такие тела называются термометрическими. Термометрическое тело (жидкость или газ) помещается в трубку со шкалой и вступает в контакт с объектом, температуру которого необходимо измерить.

Повышение температуры газа означает увеличение средней скорости хаотического движения его молекул. Аналогично, при повышении температуры увеличивается скорость движения молекул жидкости и амплитуда колебаний атомов твердого тела.

Шкала Цельсия. Шкала Кельвина

Существуют различные температурные шкалы. Одним из наиболее часто используемых на практике является Шкала Цельсия. Температура плавления льда и температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.) являются основными точками шкалы. Первая точка равна 0°C, а вторая – 100°C. Расстояние между этими точками делится на 100 равных частей, и получается шкала, называемая шкалой Цельсия. Единицей измерения температуры на этой шкале является 1 °C.

Помимо шкалы Цельсия, широко используемая температурная шкала называется абсолютной (термодинамической) температурной шкалой или Шкала Кельвина. Температура ни одного тела не может опуститься ниже -273,15 °C. При этой температуре движение молекул полностью прекращается. Шкала Кельвина основана на температуре -273,15 °C. Эта температура называется абсолютным нулем и определяется как 0 К. Единицей температуры является один Кельвин (1 К); это равно 1 градусу Цельсия. Соответственно, точка плавления льда по абсолютной температурной шкале равна 273 К, а точка кипения воды – 373 К.

Температура по абсолютной шкале обозначается символом T. Связь между температурой по абсолютной шкале (T) и температурой по шкале Цельсия (t°) выражается формулой:

T = t° + 273.

Конспект урока “Тепловое равновесие. Температура. Шкала Цельсия”.

Связь между кинетической энергией, массой и скоростью выражается следующей формулой:
E_k =  1 /₂m • v  2
Таким образом, частицы с одинаковой массой и одинаковой скоростью имеют одинаковую температуру.
Средняя кинетическая энергия частицы связана с ее термодинамической температурой Термодинамическое определение

Накопительный водонагреватель

Накопительный бак или бойлер – это относительно большой резервуар, в котором источник тепла расположен внутри или, реже, под ним. Он может быть нагрет паровым или водяным теплообменником – горячая вода циркулирует в замкнутом контуре, нагреваемом, например, бойлером. Такие бойлеры называются косвенными водонагревателями. [2]

Некоторые значения в этой таблице были округлены.

Учитывая, что такие величины, как объем, давление и число частиц не могут быть отрицательными, мы делаем вывод, что абсолютная температура также не может быть отрицательной.

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам из набора, необходимо добавить его в свой личный кабинет, купив его в каталоге.

Получите удивительные возможности

Конспект урока “Определение температуры. Абсолютная температура”.

На уроках физики в школе вы много раз слышали, что температура – это мера средней кинетической энергии молекул. Но, как сказал Лев Ландау, “конечным судьей всех физических теорий является опыт”. Поэтому на сегодняшнем уроке мы рассмотрим эксперименты, которые позволят нам определить температуру. Возьмите сосуд с перегородкой и поместите в его половинки два газа разной температуры. Если перегородка сосуда проводит тепло, то через определенное время два газа будут иметь одинаковую температуру.

Исходя из нашего первоначального предположения, что температура является мерой средней кинетической энергии молекул, мы попытаемся доказать, что средняя кинетическая энергия молекул обладает тем же свойством, что и температура.

Как упоминалось в предыдущих уроках, чрезвычайно трудно измерить кинетическую энергию одной молекулы. Однако мы можем выразить среднюю кинетическую энергию молекул газа через макроскопические параметры. Воспользуемся основным уравнением молекулярно-кинетической теории:

Обратите внимание, что концентрация молекул равна отношению числа молекул газа к его объему:

Таким образом, мы выразили среднюю кинетическую энергию молекул тремя величинами, которые можно легко измерить. Объем можно определить, поместив газ в герметичный баллон, а давление можно измерить с помощью манометра. Чтобы найти количество молекул, как вы знаете, необходимо умножить количество вещества на число Авогадро:

Напомним, что количество вещества равно отношению массы к молярной массе:

Молярная масса, как вы знаете, может быть рассчитана с помощью Периодической таблицы.

Для эксперимента мы можем использовать цилиндры с водородом и кислородом, которые имеют разное давление, объем и количество молекул.

Чтобы выровнять температуру газов, их необходимо привести в тепловое равновесие с одним и тем же телом (обычно для этого используется тающий лед). Через определенное время будет достигнуто тепловое равновесие, т.е. температуры кислорода и водорода будут равны 0 oC. Наша цель – проверить, равны ли средние кинетические энергии молекул газа, и если да, то верно ли наше первоначальное предположение. Эксперименты и сопровождающие их расчеты показывают, что отношение произведения давления и объема к числу молекул газа остается постоянным при постоянной температуре, независимо от природы самого газа:

Это говорит нам о том, что средняя кинетическая энергия молекул – это температура.

Обратите внимание, что это соотношение начинает зависеть от природы газа при очень высоких давлениях, таких как несколько сотен атмосфер. Однако можно с уверенностью сказать, что до тех пор, пока газ можно считать идеальным, соотношение хорошо определено.

Поскольку температура фактически является мерой энергии, ее иногда измеряют в единицах энергии. Но дело в том, что в повседневной жизни такие единицы измерения неудобны. Например, если в 10-литровом баллоне при нормальном давлении находится 1 моль водорода, то средняя кинетическая энергия его молекул будет равна 1,68 x 10 -21 Дж. В связи с этим возникает вопрос: как перевести температуру из единиц энергии в градусы, используемые в повседневной жизни? В конце концов, люди могут выбрать любую температурную шкалу, какую пожелают, но этот выбор не должен влиять на кинетическую энергию молекул. Именно поэтому мы вводим понятие абсолютной температуры. Будем считать, что эта температура прямо пропорциональна температуре, выраженной в единицах энергии:

В этой формуле коэффициент пропорциональности обозначается буквой k.

Учитывая, что такие величины, как объем, давление и число молекул не могут быть отрицательными, мы делаем вывод, что абсолютная температура также не может быть отрицательной.

Как видно из формулы, Абсолютный ноль температуры – это температура, при которой давление газа равно нулю при постоянном объеме. Это возможно только в том случае, если молекулы газа просто остановились (это следует из фундаментального уравнения молекулярно-кинетической теории).

Абсолютная температурная шкала была предложена лордом Кельвином, в честь которого названа единица измерения температуры по абсолютной шкале. 1 K равен 1o C. Поэтому перевести градусы Цельсия в Кельвины довольно просто: к температуре в градусах Цельсия прибавьте 273 градуса:

Таким образом, абсолютный нуль температуры в градусах Цельсия составляет -273 градуса. Обратите внимание, что абсолютный ноль недостижим.

Теперь вернемся к уравнению, которое мы использовали в начале урока:

Мы также узнали, что отношение произведения давления и объема к числу молекул должно быть пропорционально температуре:

У нас есть два уравнения, левые части которых равны. Поэтому правые части также должны быть равны:

Это приближает нас к взаимосвязи между средней кинетической энергией и температурой. Остается только рассчитать коэффициент пропорциональности.

Этот коэффициент называется постоянной Больцмана, в честь Людвига Больцмана.

Больцман первым обнаружил связь между кинетической энергией и температурой. Постоянная Больцмана определяет связь между температурой в единицах энергии и температурой в Кельвинах. Таким образом, средняя кинетическая энергия частиц составляет

Сегодня мы можем повторить эксперимент, с помощью которого мы вычислили постоянную Больцмана. Возьмите газ, который можно считать идеальным, и измерьте среднюю кинетическую энергию его молекул так же, как мы это делали в начале урока – то есть, выразив ее в терминах макроскопических параметров:

Давайте проведем измерения в двух случаях: в одном мы поместим сосуд в тающий лед, а в другом – в кипящую воду.

Тогда разница между температурами в единицах энергии должна быть равна произведению разницы температур в Кельвинах и постоянной Больцмана:

Таким образом, мы выражаем постоянную Больцмана:

Расчеты показывают, что эта величина остается постоянной для любого газа, который можно считать идеальным:

Хотя зависимость между температурой и кинетической энергией фиксирована для газов, она также выполняется для жидкостей и твердых тел:

Эта связь не выполняется только тогда, когда движение частиц не подчиняется законам ньютоновской механики. Это происходит в экстремальных условиях, например, при огромном давлении, огромных температурах или сильнейших электромагнитных полях.

Пример решения проблемы.

Проблема. При температуре 200 K средняя молекулярная скорость одного моля неизвестного газа равна 500 м/с. Считая газ идеальным, определите его молярную массу.

Цельсия смущали отрицательные температуры, поэтому он определил ноль на своей шкале как точку кипения воды, а сто градусов – как точку плавления льда. Таким образом, современная шкала является инверсией шкалы Цельсия. Его соотечественник Мартин (Мортен) Штремер придал ей тот вид, к которому мы все привыкли. После смерти самого Цельсия.

Измерение температуры

Думаю, ни для кого не секрет, что прибор, используемый для измерения температуры, называется термометр .. В настоящее время их существует очень много, они различаются по форме, размеру, применению и, конечно, принципу работы.

Хотя 2020 год изменился, и пирометр, способный измерять температуру на расстоянии, уже не вызывает удивления. Однако жидкостные термометры по-прежнему являются самыми распространенными.

Забавно, но первые термометры появились еще до того, как люди поняли, что они ими измеряют. Поэтому сегодня очень трудно сказать, кто именно изобрел это устройство. Да, имя Галилео Галилея часто упоминается здесь. Но у его термоскопа даже не было шкалы для измерения чего-либо, поэтому его вряд ли можно было назвать термометром.

Но именно Габриэлю Фаренгейту принадлежит заслуга придания жидкостным термометрам их современной, привычной формы.

Особенно точными были термометры Фаренгейта. И прочтения любых двух его примеров всегда совпадали. Неудивительно, что они были так популярны в свое время.

Особенность температуры в том, что мы не можем измерить ее напрямую, а можем лишь оценить ее по изменениям других макропараметров. Жидкостные термометры основаны на тепловом расширении жидкости. Это означает, что мы можем судить об изменении температуры по изменению объема.

В своих первых термометрах, начиная с 1709 года, Фаренгейт использовал окрашенный спирт. Но позже, в 1714 году, он перешел на тяжелый металл. То есть ртуть.

Как придумать собственную температурную шкалу?

Если нам нужно измерить температуру. Допустим, это температура воды в кастрюле. Мы опускаем термометр в воду. Его температура быстро сравняется с температурой воды. Вспомните нулевой закон термодинамики. Спирт, в свою очередь, примет объем, соответствующий этой температуре, и столбик термометра сообщит нам температуру.

Но хорошо, что мы живем в 21 веке и купили термометр в ближайшем супермаркете. Но что, если нет? Если сейчас начало 18 века, и мы сделали свой собственный термометр, буквально стоя на коленях?

Нам нужно придумать собственную температурную шкалу, позволяющую сравнивать показания термометра с температурой физических явлений, взятых за эталон.

Измерьте температуру кошки вашего соседа и примите ее за ноль. Это будет наша первая точка отсчета. Второй точкой отсчета может быть температура кипящей на плите боровой матки. Измерьте его и примите за 100. Теперь разделите столбик термометра от первой до второй точки на 100 равных частей (градусов), и шкала готова.

Она очень проста, поэтому неудивительно, что в конце XVIII века общее число известных шкал достигло девятнадцати. А если подумать, что могли существовать неизвестные, подобные нашему… К счастью, не все из них дожили до наших дней. Давайте посмотрим на тех, кто остался в живых.

Шкала Фаренгейта.

Фаренгейт использовал не две, а три основные точки отсчета в своей шкале. Нулевая точка – это точка замерзания смеси льда, воды и аммиака, которая, по одной из версий, соответствовала температуре самого холодного дня зимы 1709 года.

Вторая точка – это точка замерзания воды. Потребовалось 32 градуса.

А третья точка, при температуре 100 градусов, должна была быть температурой здорового человека. Но либо люди были горячее 300 лет назад, либо Фаренгейт что-то неправильно измерил.

В общем, 100 F – это температура не здорового, а очень больного человека. Существует версия, что Фаренгейт принял температуру своей жены за стандарт температуры здорового человека. Но в то время она была больна, поэтому все так и получилось.

Давайте воспользуемся формулой для перевода градусов по Фаренгейту в привычные нам градусы Цельсия и узнаем, какая температура была у жены ученого.

T(°C) = 5/9 x (t (°F) – 32)

Чтобы узнать, какова нормальная температура человека по шкале Фаренгейта, мы используем обратную формулу:

T(°F) = 9/5 x (t (°C) + 32)

Другими словами, нормальная температура человека соответствует примерно 98°F.

Шкала Фаренгейта использовалась в англоязычных странах до введения Международной системы единиц (СИ) с ее шкалами Кельвина и Цельсия в 1960 году. Как вы знаете, США не приняли систему СИ. Так, если температура 98 градусов и вас ничего не беспокоит, вы, вероятно, живете в США. Или Либерия, Белиз, Палау, Каймановы острова или Багамы. Итак, в тех частях света, где Фаренгейт все еще существует. И мы переходим к градусам Цельсия.

Цельсия.

Шкала Цельсия тоже не так проста. Мы привыкли, что лед тает при 0 градусов, а вода закипает при 100. Но если бы вы сказали это шведскому астроному, геологу и метеорологу Андерсу Цельсию, в честь которого названа шкала, он, вероятно, очень удивился бы.

Цельсия смущали отрицательные температуры, поэтому он определил ноль на своей шкале как точку кипения воды, а сто градусов – как точку плавления льда. Таким образом, современная шкала является инверсией шкалы Цельсия. Его соотечественник Мартин (Мортен) Штремер придал ей тот вид, к которому мы все привыкли. После смерти самого Цельсия.

Поэтому, на самом деле, то, что мы называем шкалой Цельсия, правильнее было бы назвать шкалой Штремера. Так начиналось в Швеции, пока Йонс Якоб Берцелиус в своем учебнике химии не назвал ее шкалой Цельсия. Учебник был опубликован не только в Швеции, но и за рубежом…

Опять же, это одна из версий. Есть и другие. Так, согласно одной из них, шкала была опрокинута Линеем, шведским ботаником, а согласно другой – самим Цельсием. По совету, опять же, Мартина Штремера.

Абсолютный ноль и шкала Кельвина.

Шкала Фаренгейта, шкала Цельсия и даже наша собственная шкала имеют один большой недостаток. Они относительны. Вода может кипеть при разной температуре в зависимости от давления, температура вашей жены непостоянна, как и температура вашей кошки.

Да, чтобы понять, что надеть на себя, пальто или пуховик, достаточно иметь за окном термометр со шкалой Цельсия. Но для науки вся эта суета вокруг давления, зимы и борща на плите будет некоторым неудобством. Необходима абсолютная шкала, которая больше не зависит от бессмыслицы.

Такая шкала была предложена лордом Кельвином, он же Томпсон.

Эта шкала берет за точку отсчета абсолютный ноль – температуру, при которой прекращаются все процессы в веществе. То есть, атомы и молекулы перестают двигаться.

Понятно, что для такой шкалы не существует отрицательных температур.

Кельвин, с другой стороны, взял за основу существующую шкалу Цельсия, просто понизив ее на 273,15 градуса. Все это очень удобно при переходе от одной шкалы к другой.

Если нужно перевести градусы Цельсия в градусы Кельвина, прибавьте 273. Если наоборот, из градусов Кельвина в градусы Цельсия, вычтите 273.

Зная это, легко определить абсолютный ноль по шкале Кельвина. Вычтем из нуля 273 и получим -273 градуса Цельсия. Точнее, -273,15° C. Дело в том, что для вычислений часто используют округленное целочисленное значение.

Вот и все. На сегодня это все. В качестве разминки вы можете перевести температуру холодной зимы 1709 года в градусы Цельсия, выразить температуру вашей кошки в Кельвинах и, конечно, определить температуру кипения борща в США. Укажите свои результаты в комментариях. Тепло для всех!

Читайте далее:

• Единицы измерения температуры – Карта знаний.
• Измерители температуры воздуха – характеристики и особенности современных измерительных приборов.
• Термометр. Типы и конструкция. Эксплуатация и использование. Характеристики.
• Основные единицы СИ – Тихоокеанский государственный университет.
• Измерительный инструмент – это инструмент для измерения. Что такое измерительный инструмент?.
• Многоликий протон.
• Какая буква в физике обозначает давление?.