Le scale termometriche sono utilizzate per rappresentare il temperatura in diverse unità. Ogni scala termometrica ha due punti fissi che sono definiti da alcune proprietà fisiche di qualche sostanza che possono essere facilmente osservate quando il corpo è sottoposto alle stesse condizioni.
Scala Celsius
La scala termometrica più utilizzata al mondo è la scala Celsius. Questa scala è basata sull'acqua pura e ha come punti fissi i punti di fusione (0°C) e acqua bollente (100°C), in condizioni di pressione normale. La scala Celsius è stata creata nell'anno 1722, dall'astronomo svedese AndersCentigrado.
Vedi anche: Come avvengono gli scambi di calore?
Scala Fahrenheit
La scala Fahrenheit è stata scoperta da DanieleGabrieleFahrenheit, un fisico e ingegnere tedesco, nell'anno 1724.
Alcuni paesi come gli Stati Uniti usano ancora la scala Fahrenheit. Questa scala è stata creata in modo che la temperatura di fusione dell'acqua fosse di 32°F e che ogni grado di quella scala corrisponde a 1,8 gradi sulla scala Celsius, quindi la temperatura di fusione dell'acqua, sulla scala Fahrenheit, è 212°F.
Entrambe le scale, Centigrado e Fahrenheit, sono considerate scale normali, cioè non sono scale termodinamiche. Una scala termodinamica deve tenere conto del fatto che il suo valore di temperatura più basso, quello al quale gli atomi di a porzione di sostanza si trovano perfettamente a riposo, dovrebbero essere pari a 0, a differenza di quanto avviene sulla bilancia citato, che ammetterevalorinegativi di temperatura.
Una differenza importante tra la scala Fahrenheit e le altre scale è che questa non è una scala centigrada, ovvero: la distanza tra i tuoi punti fissi non è 100 gradi, ma 180 gradi.
Scala Kelvin
La prima scala che ha preso in considerazione il non utilizzo di valori negativi di temperatura era la scala Kelvin, attualmente adottata dal Sistema Internazionale di Unità. La scala Kelvin attribuisce la temperatura all'agitazione termica degli atomi, quindi il suo limite inferiore è 0 K, noto come zero assoluto. Per ragioni storiche e pratiche, alcuni paesi continuano a utilizzare le scale Celsius e Fahrenheit.
La scala Kelvin fu proposta nel 1848 da William Thomson, un fisico e ingegnere irlandese noto con il titolo di Lord Kelvin. A differenza di altre misurazioni della temperatura, la scala Kelvin non utilizza la terminologia dei gradi, poiché è un'unità assoluta di temperatura e non una scala creata sulla base di una sostanza.
Osservate l'immagine sottostante, in essa abbiamo tre termometri tarati rispettivamente sulle scale Kelvin, Celsius e Fahrenheit, che mostrano i punti fissi di ciascuna delle tre scale citate:
Termometri calibrati su scale Kelvin, Celsius e Fahrenheit
Conversione di scale termometriche
È possibile convertire i valori di temperatura tra le tre scale termometriche più comuni. Per questo, usiamo la seguente identità:
Guarda un esempio di utilizzo della formula sopra. Convertiamo la temperatura da 80ºF a ºC:
Variazione di temperatura nelle scale termometriche
A differenza del calcolo che viene fatto per eseguire la conversione della temperatura tra scale termometria, possiamo calcolare quanto la variazione di temperatura in una scala corrisponde a un'altra scala. Per questo, possiamo usare la seguente uguaglianza:
Secondo le identità mostrate sopra, la variazione di temperatura in gradi Celsius è la stessa della variazione sofferto sulla scala Kelvin, quindi se un corpo ha avuto un aumento di temperatura di 10 °C, la sua temperatura è aumentata di 10K. Tuttavia, se un corpo ha registrato un aumento della sua temperatura di 10°C o 10K, sulla scala Fahrenheit la sua temperatura sarà aumentata di 18°F.
Esercizi su scale termometriche
1) Un termometro misura una temperatura pari a 20°F, determina il valore di quella temperatura sulla scala Celsius e Kelvin.
Risoluzione:
Usiamo l'uguaglianza tra le scale termometriche per calcolare la temperatura di 20°F sulle scale richieste:
2) Determina quale temperatura in modo che il valore sia uguale in Celsius e Fahrenheit.
