סולמות תרמומטריים משמשים לייצוג ה- טֶמפֶּרָטוּרָה ביחידות שונות. בכל קנה מידה תרמומטרי יש שתי נקודות קבועות המוגדרים מתוך רכוש פיזי כלשהו של חומר כלשהו שניתן לצפות בו בקלות כאשר הגוף נתון לאותם תנאים.
סולם צלזיוס
סולם התרמומטרי הנפוץ ביותר בעולם הוא סולם צלזיוס. סולם זה מבוסס על מים טהורים ויש לו כנקודות קבועות את נקודות התכה (0 מעלות צלזיוס) ומים רותחים (100 מעלות צלזיוס), בתנאי לחץ רגילים. סולם צלזיוס נוצר בשנת 1722 על ידי האסטרונום השבדי אנדרסצֶלסִיוּס.
ראה גם: כיצד מתבצעות החלפות חום?
סולם פרנהייט
סולם פרנהייט התגלה על ידי דניאלגבריאלפרנהייט, פיזיקאי ומהנדס גרמני, בשנת 1724.
מדינות מסוימות כמו ארצות הברית עדיין משתמשות בסולם פרנהייט. סולם זה נוצר כך שטמפרטורת ההיתוך של המים הייתה 32 מעלות צלזיוס וכי כל דרגה בקנה מידה זה תואם 1.8 מעלות בסולם צלזיוס, כך שטמפרטורת ההיתוך של מים, בסולם פרנהייט, היא 212 מעלות צלזיוס.
שני המאזניים, צֶלסִיוּס ו פרנהייט, הם נחשבים מאזניים רגילים, כלומר הם אינם מאזניים תרמודינמיים. סולם תרמודינמי חייב לקחת בחשבון את העובדה שערך הטמפרטורה הנמוך ביותר שלו, זה בו האטומים של a חלק מהחומר נמצא במנוחה בצורה מושלמת, צריך להיות שווה ל- 0, בניגוד למה שקורה בקשקשים צוטט, זה להתוודותערכיםשליליות של טמפרטורה.
הבדל חשוב בין סולם פרנהייט לסולמות אחרים הוא שזה זה לא קנה מידהכלומר: המרחק בין הנקודות הקבועות שלך הוא לא 100 מעלות, אלא 180 מעלות.
סולם קלווין
הסולם הראשון שלקח בחשבון את אי שימוש בערכים שליליים של טֶמפֶּרָטוּרָה היה סולם קלווין, שאומץ כיום על ידי מערכת היחידות הבינלאומית. סולם קלווין מייחס טמפרטורה לתסיסה תרמית של אטומים, ולכן הגבול התחתון שלה הוא 0 K, המכונה אפס מוחלט. מסיבות היסטוריות ומעשיות, יש מדינות שממשיכות להשתמש במאזני צלזיוס ופרנהייט.
סולם קלווין הוצע בשנת 1848 על ידי ויליאם תומסון, פיסיקאי אירי ומהנדס הידוע בתואר לורד קלווין. בניגוד למדידות טמפרטורה אחרות, סולם קלווין אינו משתמש במינוח של מעלות, שכן מדובר ביחידת טמפרטורה מוחלטת ולא בקנה מידה שנוצר על בסיס חומר כלשהו.
שימו לב לתמונה למטה, בה יש לנו שלושה מדחומים מכוילים בסולם קלווין, צלזיוס ופרנהייט בהתאמה, המציגים את הנקודות הקבועות של כל אחד משלושת הסולמות המוזכרים:
מדחומים מכוילים על סולמות קלווין, צלזיוס ופרנהייט
המרה של מאזניים תרמומטריים
ניתן להמיר ערכי טמפרטורה בין שלושת מאזני התרמומטריה הנפוצים ביותר. לשם כך אנו משתמשים בזהות הבאה:
בדוק דוגמה לשימוש בנוסחה לעיל. בואו להמיר את הטמפרטורה מ 80 ºF ל ºC:
שונות טמפרטורה בקנה מידה תרמומטרי
בניגוד לחישוב שנעשה לביצוע המרת הטמפרטורה בין מאזניים בתרמומטריה, אנו יכולים לחשב כמה וריאציית הטמפרטורה בקנה מידה אחד תואמת אחרת סוּלָם. לשם כך אנו יכולים להשתמש בשוויון הבא:
על פי הזהויות המוצגות לעיל, שינויי הטמפרטורה במעלות צלזיוס זהים לשינוי סבל בסולם קלווין, כך שאם לגוף הייתה עליית טמפרטורה של 10 מעלות צלזיוס, הטמפרטורה שלו עלתה ב 10K. עם זאת, אם גוף חווה עלייה של 10 מעלות צלזיוס או 10K בטמפרטורה שלו, בקנה מידה פרנהייט הטמפרטורה שלו תעלה ב 18 מעלות צלזיוס.
תרגילים במאזני תרמומטריה
1) מדחום מודד טמפרטורה השווה ל -20 מעלות צלזיוס, וקבע את ערך הטמפרטורה בסולם צלזיוס וקלווין.
פתרון הבעיה:
בואו נשתמש בשוויון בין הסולמות התרמומטריים כדי לחשב את הטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס בסולמות המבוקשים:
2) קבע איזו טמפרטורה כך שהערך יהיה שווה בצלזיוס ופרנהייט.
