В чем измеряется температура

В чем измеряется температура?

К настоящему времени есть три устоявшиеся системы измерения температуры, они названы по фамилиям физиков, которые их придумали и использовали в своих исследованиях:

Система Фарентгейта ни к чему не привязана, ему было так удобнее, но как самая старая, она до сих пор используется в Америке ( морозы в Америке — 50 градусов. — это по Фарентгейту).

Система Цельсиия привязана к температуре замерзания и кипения воды и разделена на 100 градусов, это как-то логичнее, мы все ее используем, глядя на градусник.

Система Кельвина привязана к абсолютной нулевой температуре — холоднее не может быть даже теоретически, и с точки зрения физиков она самая логичная.

Существуют еще пять систем измерения температуры — допустим Реомюра, но это уже история науки, и сейчас не актуально.

Измерение температуры в градусах Цельсия и Кельвинах

Самой известной температурной шкалой в большинстве стран мира с XVIII века служила шкала измерения градусного режима по Цельсию ( о С). Другая температурная шкала, предложенная в XIX веке, внесла уточнения в шкалу по Цельсию и стала самой точной системой определения сверхнизких температур. Новая шкала выявила некую постоянную величину термодинамической точки воды, которую назвали «кельвин» (К).

Однако даже с дополнениями и уточнениями по Кельвину, в современном мире пользуются в основном системой определения градусов по Цельсию. Хотя, в США или на Ямайке, использовали в старые времена и придерживаются до сих пор показателей ещё одной шкалы определения температур, предложенной Фаренгейтом.

Измерения по Цельсию

Система измерения температурного градуса по Цельсию взяла своё название по имени Андерса Цельсия, шведского физика, разработавшего в 1742 году шкалу измерения температур. Учёный предположил, что такие физические процессы, как закипание воды, или таяние льда, напрямую зависят от давления в окружающей атмосфере. Это затрудняло исследования по определению точных показаний.

Шкала по Цельсию имела диапазон от 0 до 100 градусов со знаком «+», который продолжается вниз или вверх до бесконечности. Это являлось проблемой для точного измерения величин, поскольку известно, что ниже +4 °C вода имеет свойство расширяться и при дальнейшем понижении температуры даёт неправильные показания градусных значений.

Пересмотрена и модернизирована шкала температур по Цельсию была лишь после одобрения научным миром разработок физика Уильяма Томсона (Кельвина). Именно тогда была представлена постоянная температурная величина и принято определение, что 1 градус Цельсия равен 274,15 Кельвинам.

Температура в Кельвинах

Такое название дано новой температурной единице по имени англичанина У. Томсона, впоследствии за неоценимые заслуги в развитии физики, получившего звание лорда Кельвина Ларгского. Им в 1848 году была предложена градусная единица для расчёта показаний температур в таком виде:

1 кельвин = 1/273,16 части температуры тройной точки воды.

По новой шкале отсчёт температуры начинается с абсолютного нуля. Под абсолютным нулём понимается состояние, равное величине минимальной внутренней энергии тела. Приведённое тождество можно охарактеризовать иначе:

1 К = 1/273,16 расстояния от абсолютного нуля до точки воды.

Тройная точка воды – это состояние равновесия пара, воды и льда. Абсолютный ноль по Томсону (0 К), это точка температуры, при которой прекращается движение молекул, газы не имеют никакого объёма, и называется такое их состояние – состоянием идеального холода. Достичь абсолютного нуля невозможно, но, благодаря расчётам учёного, удалось максимально к этому приблизиться. Весь смысл научных трудов сводился к тому, что вести подсчёты по такой шкале, где началом служит постоянная величина, принятая за абсолютный нуль, гораздо проще.

В новой шкале отсутствуют отрицательные величины. 0 К считается самой низкой температурой, которая возможна на Земле. Так, с точки зрения физиков и математиков, легче вычислять температуры, усреднять значения или выводить взаимоотношения плюсовых и минусовых градусов. Однако, когда речь идёт о значениях температур, представленных в Кельвинах, термин «градусы» не используют, ведь по шкале Томпсона значения определяются не градусами, а «абсолютной температурой».

Сравнение двух температурных величин

Принятая абсолютная температурная величина 0 К взята за начало отсчёта по шкале Кельвина. Вплоть до 1968 г. новая мера градусной величины именовалась «градусом Кельвина», по подобию с «градусом Цельсия». Впоследствии научное сообщество, во главе с Генеральной комиссией, ответственной за обозначения мер и весов, официально переименовала температурную единицу в «кельвин», с сокращённым обозначением «К» и относительной величиной к Цельсию ( о С) равной: С/К = 1/274,15.

Существующая шкала температур Кельвина применяется чаще в научном мире, в химии, математике и физике, в частности – термодинамике. Далеко не всем понятно определение, что под К понимается термодинамическая температура тройной точки воды. И если простому обывателю знания температурных режимов необходимы на уровне погоды или приготовления пищи, то учёные используют в своих экспериментах ту систему, которая для конкретной работы представляется наиболее удобной.

Изучение технических определений, использующих данные шкалы Кельвина, введено в программу физико-математических вузов, или применяется для школьных классов с углублённым изучением данных предметов. Температурная шкала Кельвина как раз является более рациональной, нежели общераспространённая шкала Цельсия, при таких случаях, как, например, измерение цветовой температуры в лампах накаливания, осветительных приборах профессионального назначения (можно встретить обозначения 3000K; 6000K на фотокамерах, что говорит о яркости, качестве, др. температурных характеристиках прибора).

Как перевести значения

Теперь, зная выведенные постоянные величины, переводить Кельвины в Цельсии и наоборот достаточно просто. Для этого нужно всего лишь к показанию градусов Цельсия добавить постоянную Кельвина.

Пример 1:

• температура замерзания воды 0 о С;
• по шкале Томпсона (Кельвина) 0 о С – это 273,16 К;
• температура замерзания воды в «кельвинах» будет 273,16 К.

Пример 2:

• температура кипения воды равна 100 градусов по Цельсию (t =100 о С);
• 100 + 273,16 = 373,16;
• температура кипения воды в «кельвинах» равна 373,16 К.

Пример 3:

Нужно перевести 100 К в о С.

Если необходимо выполнить перевод «кельвинов» в градусы Цельсия, то надо из величины, взятой по шкале Томпсона (Кельвина), вычесть величину абсолютного нуля, равную 273,16.

• 100–273,16 = -173,16.
• 100 К = -173,16 о С.

Абсолютный нуль по Кельвину в переводе на шкалу Цельсия равен:

• 0 К = -273,16 о С.

Измерения по Фаренгейту

Конвертацию значений из Фаренгейта в градусы Цельсия можно осуществить по несложным правилам, учитывая тот факт, что точка замерзания по Цельсию на 32 единицы ниже, чем по Фаренгейту.

Пример:

• 1°F = (1–32) * 0,55555 = — 17 °C;
• 10°F = (10–32) * 0,55555 = — 12 °C;
• 32°F = (32–32) * 0,55555 = 0 °C;
• 50°F = (50–32) * 0,55555 = +10 °C;
• и т. д.

Однако, при обратной конвертации из Цельсия в Фаренгейты, расчёты по приведённой системе будут неточными, поэтому лучше прибегнуть к разработанной Фаренгейтом таблице. А также можно воспользоваться онлайн-калькулятором, размещённым на любом тематическом сайте. Показатели принятой таблицы перевода величин и расчётные данные по онлайн-калькулятору выглядят так:

Единицы измерения температуры

• Существует несколько различных единиц измерения температуры. Они делятся на относительные (градус Цельсия, градус Фаренгейта…) и абсолютные (Кельвин, градус Ранкина…).

Наиболее известными являются следующие:

* Градус Цельсия (°C)

* Градус Фаренгейта (°F)

* Градус Реомюра (°Ré, °Re, °R)

* Градус Рёмера (°Rø)

* Градус Ранкина (°Ra)

* Градус Делиля (°Д или °D)

* Градус Дальтона (°Dа)

* Градус Ньютона (°N)

* Лейденский градус (°L или ÐL)

Связанные понятия

Изоба́ры — изолинии величин атмосферного давления. На карте изображаются как линии, соединяющие места с одинаковым давлением. Чаще всего изобарические линии изображаются на метеорологических картах.

Международная система единиц (СИ) определяет набор из семи основных единиц, из которых формируются все другие единицы измерения. Эти другие единицы называются производными единицами СИ и также считаются частью стандарта.

Градусы Цельсия и Фаренгейта: разница между двумя шкалами

В шкале Цельсия температура кипения воды составляет 100°С , а температура её замерзания 0°С. В шкале Фаренгейта точка кипения воды это 212°F, а точка замерзания 32°F. Так как вода это одно из самых распространённых веществ на земле, то именно по точкам её кипения и замерзания проще всего сравнить шкалу температуры Цельсия и Фаренгейта и понять отличия между ними. Если не хотите вникать, то воспользуйтесь онлайн калькулятором °С в °F и обратно.

Хотя есть и другие факторы, которые отличают их друг от друга, например, распространенность. Из-за своей простоты Цельсий используется во всем мире, за исключением Соединенных Штатов. Они используют Фаренгейт в качестве своего измерительного инструмента. Цельсий также не принимается в некоторых местах, где используется Кельвин (другая шкала измерения температуры).

Наглядное сравнение двух шкал

Цельсий — самый простой способ измерения температуры. Однако значение этих измерительных шкал можно преобразовать друг в друга, применяя простые формулы, которые описаны ниже.

Содержание: Цельсий против Фаренгейта

Сравниваем две шкалы

Кто и когда предложил

• Андерс Цельсий в середине 1700 года
• Даниэль Габриэль Фаренгейт в 1724 году

Сокращённое написание

• C (°C)
• F (°F)

Абсолютный ноль

• -273,15 °С
• -459,67 °F

Средняя температура тела человека

• 37,0 °С
• 98,6 °F

Точка кипения воды

• 99,9839 или 100 °C
• 211,97102 или 212 °F

Температура замерзания воды

• 0 °С
• 32 °F

Где используются

• Шкала Цельсия широко принятый метод измерения температуры, хотя и не используется в странах, которые используют Кельвин в качестве инструмента измерения.
• Шкала Фаренгейта используется в Соединённых Штатах и на некоторых подконтрольных им территориях.

Формула конвертации

• Переводим градусы Цельсия в градусы Фаренгейта: °C * 1,8 + 32 = °F
• Градусы Фаренгейта в градусы Цельсия: (°F — 32) /1,8 = °C

Описание шкалы Цельсия

Шкала Цельсия является частью метрической системы и используется для измерения температуры в большинстве стран. Шкала Цельсия обозначается как °C (градусы Цельсия). Это самый простой способ понять показания температуры.

Шкала Цельсия была введена в середине 1700 г. Андресом Цельсием. Взяв за основу воду, они установили определенные стандартные значения, лёгкие в определении. Точка замерзания воды — 0°С , а температура кипения — 100 ° С . Нормальная температура человеческого тела составляет 36,6°С , а абсолютное нулевого значения устанавливается на -273.15 ° C .

Значения шкалы Цельсия взаимозаменяемы с Фаренгейтом. Вы можете легко вычислить нужное значение, применяя простую формулу. Чтобы перевести градусы Цельсия в градусы Фаренгейта:

• Умножьте °C на 9, затем разделите на 5 и затем добавьте 32.

Формула записывается так: (° C × 9/5)+32 = °F или (°C × 1,8)+32=°F.

Пример : Как перевести 28 ° C в градусы Фаренгейта (°F).

• Первый шаг: 28 ° C × 9/5 = 252/5 = 50,4.
• Второй шаг: 50,4 + 32 = 82 °F.

Пояснение : мы можем объяснить, почему мы преобразовали температуру, умножив значение на 9/5, а затем прибавив 32. Если мы посмотрим на шкалу Цельсия и Фаренгейта, их шкала начинается при 0 ° C и 32 ° C (0 против 32) соответственно, поэтому мы прибавили 32. Шкала поднимается со скоростью 100°C и 180°F (100 против 180), а 180 относится к 100 как 9/5. Так что это очень легко рассчитать.

Один градусник с двумя шкалами на один столбик

Описание шкалы Фаренгейта

Это еще одна шкала для измерения температуры, но в настоящее время она используется лишь в Соединенных Штатах (США) и на некоторых его территориях. Шкала была создана физиком Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом в 1724 году. Те же самые значения, такие как температура замерзания и кипения воды, отличаются. Согласно этой шкале, температура кипения воды составляет 212°F, а температура замерзания — 32°F.

Шкала Цельсия и шкала Фаренгейта совпадают при -40°, что одинаково для обоих. Нормальная температура человеческого тела составляет 96 °по этой шкале, а абсолютный нуль — 459,67 ° F .

Аналогично, значения в градусах Цельсия в градусах Фаренгейта взаимозаменяемы, и то же самое можно сделать в градусах Фаренгейта и Цельсия.

• Чтобы перевести °F в °C: вычтите 32, затем умножьте на 5, затем разделите на 9.
• Формула выглядит так: (°F-32)×5/9=°C или (°F-32)/1,8=°C.

Пример : Как перевести 98,6° по Фаренгейту в градусы Цельсия (°C)

• Первый шаг: 98,6°F — 32 = 66,6.
• Второй шаг: 66,6×5/9=333/9=37°C.

Из приведенного выше примера легко понять, как преобразовать заданные значения в градусах Цельсия в градусы Фаренгейта.

Ключевая разница между градусами Цельсия и Фаренгейта

Нижеприведённые факты это ключевые различия между двумя шкалами измерения температуры.

1. Температурная шкала Цельсия или Цельсия, обозначается как °C и названа в честь астронома «Андрес Цельсия» в середине 1700 года . С другой стороны, Фаренгейт обозначается как °F и назван в честь физика Даниэля Габриэля Фаренгейта в 1724 году .
2. Идея шкалы Цельсия заключается в том, что вода замерзает при 0°C и кипит при температуре 100°С . В случае Фаренгейта они использовали концепцию, согласно которой температура замерзания воды составляет 32°F и ниже. Точка кипения в градусах Фаренгейта описывается как 212°F и выше .
3. Шкала Цельсия принята и широко используется практически во всём мире. Фаренгейт принят и используется в Соединенных Штатах и некоторых их территориях.
4. Абсолютный ноль по шкале Цельсия -273,15°С, а в градусах Фаренгейта это -459,67°F.
5. Средняя температура человеческого тела в шкале Цельсия составляет 37°С , в то время как в градусах Фаренгейта это 98,6°F .
6. Хотя эти значения можно поменять местами, формула преобразования очень проста. Например, если мы хотим преобразовать градусы Цельсия в градусы Фаренгейта: °C*1,8+32=°F и преобразовать градусы Фаренгейта в градусы Цельсия: (°F-32)/1,8=°C.

Заключение

Из вышеприведенной статьи мы можем сказать, что Цельсий и Фаренгейт — это два типа шкал для измерения одного и того же параметра — температуры. Не имеет значения, градусы ли Цельсия или Фаренгейта — обе шкалы измеряют одно и то же. Но, как мы уже говорили, Цельсий считается удобным и простым способом измерения. Они легко конвертируются друг в друга. При базовых знаниях математики вы не замёрзнете, если отправитесь в США из России.