Termometrické váhy se používají k reprezentaci teplota v různých jednotkách. Každá termometrická stupnice má dva pevné body které jsou definovány z nějaké fyzikální vlastnosti nějaké látky, kterou lze snadno pozorovat, když je tělo vystaveno stejným podmínkám.
Stupnice Celsia
Nejrozšířenější termometrickou stupnicí na světě je stupnice Celsia. Tato stupnice je založena na čisté vodě a má jako pevné body body tání (0 ° C) a vroucí voda (100 ° C)za normálních tlakových podmínek. Stupnice Celsia byla vytvořena v roce 1722 švédským astronomem AndersiCelsia.
Podívejte se také: Jak probíhá výměna tepla?
Stupnice Fahrenheita
Stupnice Fahrenheita byla objevena uživatelem DanieliGabrielFahrenheita, německý fyzik a inženýr v roce 1724.
Některé země jako USA stále používají stupnici Fahrenheita. Tato stupnice byla vytvořena tak, aby teplota tání vody byla 32 ° F a že každý stupeň této stupnice odpovídá 1,8 stupni na stupnici Celsia, takže teplota tání vody na stupnici Fahrenheita je 212 ° F.
Obě váhy, Celsia a Fahrenheita, oni jsou považováni za obvyklé váhy, to znamená, že to nejsou termodynamické váhy. Termodynamická stupnice musí brát v úvahu skutečnost, že její nejnižší teplota, ta, při které atomy a část látky se nachází dokonale v klidu, měla by se rovnat 0, na rozdíl od toho, co se vyskytuje na vahách citováno, že připustithodnotynegativy teploty.
Důležitým rozdílem mezi stupnicí Fahrenheita a jinými stupnicemi je to není to stupnice Celsia, to znamená: vzdálenost mezi pevnými body není 100 stupňů, ale 180 stupňů.
Kelvinova stupnice
První stupnice, která zohledňovala nepoužívání záporných hodnot teplota byla Kelvinova stupnice, kterou v současné době přijímá Mezinárodní systém jednotek. Kelvinova stupnice připisuje teplotu tepelnému míchání atomů, takže její spodní hranice je 0 K, známá jako absolutní nula. Z historických a praktických důvodů některé země nadále používají stupnice Celsia a Fahrenheita.
Kelvinovu stupnici navrhl v roce 1848 William Thomson, irský fyzik a inženýr známý pod titulem Lord Kelvin. Na rozdíl od jiných měření teploty Kelvinova stupnice nepoužívá terminologii stupňů, protože jde o absolutní jednotku teploty a ne o stupnici vytvořenou na základě nějaké látky.
Sledujte níže uvedený obrázek, máme v něm tři teploměry kalibrované na stupnicích Kelvina, Celsia a Fahrenheita, které ukazují pevné body každé ze tří zmíněných stupnic:
Kalibrované teploměry na stupních Kelvina, Celsia a Fahrenheita
Převod teploměrů
Je možné převádět hodnoty teploty mezi třemi nejběžnějšími termometrickými stupnicemi. K tomu používáme následující identitu:
Podívejte se na příklad použití výše uvedeného vzorce. Převedeme teplotu z 80 ° F na ° C:
Kolísání teploty v teploměrech
Na rozdíl od výpočtu, který se provádí pro převod teploty mezi váhami termometrie, můžeme vypočítat, nakolik změna teploty v jedné stupnici odpovídá jiné měřítko. K tomu můžeme použít následující rovnost:
Podle identit uvedených výše je změna teploty ve stupních Celsia stejná jako změna trpěl na Kelvinově stupnici, takže pokud tělo mělo nárůst teploty o 10 ° C, jeho teplota se zvýšila o 10 tis. Pokud však tělo zaznamenalo zvýšení teploty o 10 ° C nebo 10 K, na stupnici Fahrenheita se jeho teplota zvýšila o 18 ° F.
Cvičení na termometrických vahách
1) Teploměr měří teplotu rovnající se 20 ° F, určete hodnotu této teploty na stupnici Celsia a Kelvina.
Řešení:
Použijme rovnost mezi teploměrem pro výpočet teploty 20 ° F na požadovaných stupnicích:
2) Určete, jakou teplotu bude mít stejná hodnota ve stupních Celsia a Fahrenheita.
