Skale termometryczne służą do reprezentowania temperatura w różnych jednostkach. Każda waga termometryczna ma dwa stałe punkty które są definiowane na podstawie pewnych fizycznych właściwości jakiejś substancji, które można łatwo zaobserwować, gdy ciało jest poddane tym samym warunkom.
Skala Celsjusza
Najszerzej stosowaną skalą termometryczną na świecie jest skala Celsjusza. Ta skala jest oparta na czystej wodzie i ma stałe punkty temperatura topnienia (0°C) i wrząca woda (100°C), w normalnych warunkach ciśnieniowych. Skala Celsjusza została stworzona w 1722 roku przez szwedzkiego astronoma AndersCelsjusz.
Zobacz też: Jak przebiega wymiana ciepła?
Skala Fahrenheita
Skala Fahrenheita została odkryta przez DanielGabrielaFahrenheita, niemiecki fizyk i inżynier w roku 1724.
Niektóre kraje, takie jak Stany Zjednoczone, nadal używają skali Fahrenheita. Skala ta została stworzona tak, aby temperatura topnienia wody wynosiła 32 ° F i każdy stopień tej skali odpowiada 1,8 stopnia Celsjusza, więc temperatura topnienia wody w skali Fahrenheita wynosi 212°F.
Obie wagi, Celsjusz i Fahrenheita, są uważane za zwykłe skale, to znaczy nie są skalami termodynamicznymi. Skala termodynamiczna musi uwzględniać fakt, że jej najniższa wartość temperatury, ta, przy której atomy a część substancji znajduje się doskonale w spoczynku, powinna być równa 0, w przeciwieństwie do tego, co dzieje się na wadze cytowane, że przyznaćwartościnegatywy temperatury.
Ważną różnicą między skalą Fahrenheita a innymi skalami jest to, że ta to nie jest skala stopni celsjusza, to znaczy: odległość między stałymi punktami nie wynosi 100 stopni, ale 180 stopni.
Skala Kelvina
Pierwsza skala uwzględniająca nieużywanie ujemnych wartości temperatura była skala Kelvina, obecnie przyjęta przez Międzynarodowy Układ Jednostek. Skala Kelvina przypisuje temperaturę termicznemu mieszaniu atomów, więc jej dolna granica wynosi 0 K, znana jako zero bezwzględne. Ze względów historycznych i praktycznych niektóre kraje nadal używają skali Celsjusza i Fahrenheita.
Skala Kelvina została zaproponowana w 1848 roku przez Williama Thomsona, irlandzkiego fizyka i inżyniera znanego pod tytułem Lord Kelvin. W przeciwieństwie do innych pomiarów temperatury, skala Kelvina nie używa terminologii stopni, ponieważ jest to bezwzględna jednostka temperatury, a nie skala stworzona na podstawie jakiejś substancji.
Spójrz na poniższy obrazek, na nim mamy trzy termometry skalibrowane odpowiednio na skale Kelvina, Celsjusza i Fahrenheita, które pokazują stałe punkty każdej z trzech wymienionych skal:
Kalibrowane termometry w skali Kelvina, Celsjusza i Fahrenheita
Konwersja wag termometrycznych
Możliwe jest przeliczanie wartości temperatury pomiędzy trzema najpowszechniejszymi skalami termometrycznymi. W tym celu używamy następującej tożsamości:
Sprawdź przykład użycia powyższej formuły. Przeliczmy temperaturę z 80ºF na ºC:
Zmienność temperatury w skalach termometrycznych
W przeciwieństwie do obliczeń wykonywanych w celu przeprowadzenia konwersji temperatury między wagami termometrii, możemy obliczyć, jak bardzo zmienność temperatury w jednej skali odpowiada innej skala. W tym celu możemy użyć następującej równości:
Zgodnie z tożsamościami pokazanymi powyżej, zmiana temperatury w stopniach Celsjusza jest taka sama jak zmiana cierpiał w skali Kelvina, więc jeśli ciało miało wzrost temperatury o 10 ° C, jego temperatura wzrosła o 10 tys. Jeśli jednak ciało doświadczyło wzrostu temperatury o 10°C lub 10K, w skali Fahrenheita jego temperatura wzrośnie o 18°F.
Ćwiczenia na wagach termometrycznych
1) Termometr mierzy temperaturę równą 20°F, określa wartość tej temperatury w skali Celsjusza i Kelvina.
Rozkład:
Użyjmy równości między skalami termometrycznymi, aby obliczyć temperaturę 20°F na żądanych skalach:
2) Określ temperaturę, aby wartość była równa w stopniach Celsjusza i Fahrenheita.
