Οι θερμομετρικές κλίμακες χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση του θερμοκρασία σε διαφορετικές μονάδες. Κάθε θερμομετρική κλίμακα έχει δύο σταθερά σημεία που ορίζονται από κάποια φυσική ιδιότητα κάποιας ουσίας που μπορεί εύκολα να παρατηρηθεί όταν το σώμα υπόκειται στις ίδιες συνθήκες.
Κλίμακα Κελσίου
Η πιο διαδεδομένη θερμομετρική κλίμακα στον κόσμο είναι η κλίμακα Κελσίου. Αυτή η κλίμακα βασίζεται σε καθαρό νερό και έχει ως σταθερά σημεία το σημεία τήξης (0 ° C) και βραστό νερό (100 ° C), υπό κανονικές συνθήκες πίεσης. Η κλίμακα Κελσίου δημιουργήθηκε το 1722 από τον Σουηδό αστρονόμο ΆντερςΚελσίου.
Δείτε επίσης: Πώς πραγματοποιούνται ανταλλαγές θερμότητας;
Κλίμακα Φαρενάιτ
Η κλίμακα Fahrenheit ανακαλύφθηκε από το ΝτάνιελΓαβριήλΘερμόμετρο Φαρενάιτ, Γερμανός φυσικός και μηχανικός, το έτος 1724.
Ορισμένες χώρες όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες εξακολουθούν να χρησιμοποιούν την κλίμακα Fahrenheit. Αυτή η κλίμακα δημιουργήθηκε έτσι ώστε η θερμοκρασία τήξης του νερού να είναι 32 ° F και ότι κάθε βαθμός αυτής της κλίμακας αντιστοιχεί σε 1,8 μοίρες στην κλίμακα Κελσίου, έτσι η θερμοκρασία τήξης του νερού, στην κλίμακα Φαρενάιτ, είναι 212 ° Φ.
Και οι δύο κλίμακες, Κελσίου και Θερμόμετρο Φαρενάιτ, Θεωρούνται συνηθισμένες κλίμακες, δηλαδή δεν είναι θερμοδυναμικές κλίμακες. Μια θερμοδυναμική κλίμακα πρέπει να λαμβάνει υπόψη το γεγονός ότι η χαμηλότερη τιμή της θερμοκρασίας, εκείνη στην οποία τα άτομα του α μέρος της ουσίας βρίσκεται τέλεια σε ηρεμία, πρέπει να είναι ίσο με 0, σε αντίθεση με αυτό που συμβαίνει στις κλίμακες αναφέρεται, ότι ομολογώαξίεςαρνητικά της θερμοκρασίας.
Μια σημαντική διαφορά μεταξύ της κλίμακας Fahrenheit και άλλων κλιμάκων είναι ότι αυτό είναι δεν είναι κλίμακα εκατονταβάθμου, δηλαδή: η απόσταση μεταξύ των σταθερών σημείων σας δεν είναι 100 μοίρες, αλλά 180 μοίρες.
Κλίμακα Kelvin
Η πρώτη κλίμακα που έλαβε υπόψη το μη χρήση αρνητικών τιμών του θερμοκρασία ήταν η κλίμακα Kelvin, που υιοθετήθηκε σήμερα από το Διεθνές Σύστημα Μονάδων. Η κλίμακα Kelvin αποδίδει τη θερμοκρασία στη θερμική ανάδευση των ατόμων, επομένως το κατώτερο όριό της είναι 0 K, γνωστό ως απόλυτο μηδέν. Για ιστορικούς και πρακτικούς λόγους, ορισμένες χώρες συνεχίζουν να χρησιμοποιούν τις κλίμακες Κελσίου και Φαρενάιτ.
Η κλίμακα Kelvin προτάθηκε το 1848 από τον William Thomson, έναν Ιρλανδό φυσικό και μηχανικό γνωστό με τον τίτλο Lord Kelvin. Σε αντίθεση με άλλες μετρήσεις θερμοκρασίας, η κλίμακα Kelvin δεν χρησιμοποιεί την ορολογία των βαθμών, καθώς είναι μια απόλυτη μονάδα θερμοκρασίας και όχι μια κλίμακα που δημιουργείται με βάση κάποια ουσία.
Παρατηρήστε την παρακάτω εικόνα, σε αυτήν έχουμε τρία θερμόμετρα βαθμονομημένα στις κλίμακες Kelvin, Celsius και Fahrenheit, αντίστοιχα, που δείχνουν τα σταθερά σημεία καθεμιάς από τις τρεις αναφερόμενες κλίμακες:
Βαθμονομημένα θερμόμετρα σε κλίμακες Kelvin, Celsius και Fahrenheit
Μετατροπή θερμομετρικών ζυγών
Είναι δυνατή η μετατροπή τιμών θερμοκρασίας μεταξύ των τριών πιο κοινών θερμομετρικών ζυγών. Για αυτό, χρησιμοποιούμε την ακόλουθη ταυτότητα:
Δείτε ένα παράδειγμα χρήσης του παραπάνω τύπου. Ας μετατρέψουμε τη θερμοκρασία από 80ºF σε ºC:
Διακύμανση θερμοκρασίας σε θερμομετρικές κλίμακες
Σε αντίθεση με τον υπολογισμό που γίνεται για την εκτέλεση της μετατροπής θερμοκρασίας μεταξύ των κλιμάκων θερμομετρία, μπορούμε να υπολογίσουμε πόσο αντιστοιχεί η διακύμανση της θερμοκρασίας σε μια κλίμακα σε μια άλλη κλίμακα. Για αυτό, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ακόλουθη ισότητα:
Σύμφωνα με τις παραπάνω ταυτότητες, η διακύμανση της θερμοκρασίας σε βαθμούς Κελσίου είναι η ίδια με τη διακύμανση υπέφερε στην κλίμακα Kelvin, οπότε αν ένα σώμα είχε αύξηση θερμοκρασίας 10 ° C, η θερμοκρασία του θα αυξηθεί κατά 10Κ. Ωστόσο, εάν ένα σώμα έχει παρουσιάσει αύξηση 10 ° C ή 10K στη θερμοκρασία του, στην κλίμακα Fahrenheit η θερμοκρασία του θα έχει αυξηθεί κατά 18 ° F.
Ασκήσεις σε θερμομετρικές κλίμακες
1) Ένα θερμόμετρο μετρά μια θερμοκρασία ίση με 20 ° F, προσδιορίζει την τιμή αυτής της θερμοκρασίας στην κλίμακα Κελσίου και Kelvin.
Ανάλυση:
Ας χρησιμοποιήσουμε την ισότητα μεταξύ των θερμομετρικών ζυγών για να υπολογίσουμε τη θερμοκρασία των 20 ° F στις ζητούμενες κλίμακες:
2) Προσδιορίστε τη θερμοκρασία ώστε η τιμή να είναι ίση σε Κελσίου και Φαρενάιτ.
