scări termometrice sunt cele care sunt utilizate în măsurarea temperaturii, o cantitate scalară care servește la cuantificarea energiei termice a unui sistem. Dispozitivul utilizat pentru măsurarea temperaturii, adică un termometru, trebuie să încorporeze o scală pentru a putea face citirea.
Pentru a construi o scară adecvată, trebuie să luați două puncte de referință și să împărțiți intervalul între ele. Aceste diviziuni se numesc grade. În acest fel, temperatura obiectului de măsurat, care poate fi temperatura cafelei, a băii sau a temperaturii corpului, este comparată cu referința marcată pe instrument..
Cele mai utilizate scări de temperatură sunt scalele Celsius, Fahrenheit, Kelvin și Rankine. Toate sunt la fel de potrivite pentru măsurarea temperaturii, deoarece punctele selectate ca referință sunt arbitrare..
Atât în scara Celsius, cât și în scara Fahrenheit, zero al scării nu indică absența temperaturii. Din acest motiv sunt scale relative. Pe de altă parte, pentru scala Kelvin și scala Rankine, 0 reprezintă încetarea activității moleculare, prin urmare acestea sunt considerate scale absolute.
Această scală a fost inventată de astronomul suedez Anders C. Celsius (1701-1744) din secolul al XVIII-lea, în jurul anului 1735. Foarte intuitiv, această scală folosește punctul de îngheț și punctul de fierbere al apei la presiunea atmosferică normală (1 atm) ca puncte de referință..
Apa este o substanță universală foarte potrivită pentru acest lucru, iar valorile sale sunt ușor de obținut în laborator.
Pe scara Celsius, punctul de îngheț al apei este cel care corespunde la 0 ° C și punctul de fierbere la 100 ° C, deși inițial Celsius le propusese invers și mai târziu ordinea a fost inversată. Între aceste două valori de referință există 100 de divizii identice, motiv pentru care este uneori cunoscută sub numele de scară centigradă..
Pentru a stabili o echivalență între grade Celsius și alte scale de temperatură, trebuie luate în considerare două aspecte:
y = m.x + b
-Trebuie să cunoașteți punctele de referință ale ambelor scale.
Fie TºC temperatura pe scara Celsius și TºF temperatura pe scara Fahrenheit, prin urmare:
TºC = m. TºF + b
Se știe că 0ºC = 32ºF și 100ºC = 212ºF. Înlocuim aceste valori în ecuația anterioară și obținem:
0 = 32m + b
100 = 212m + b
Acesta este un sistem de două ecuații liniare cu două necunoscute, care pot fi rezolvate prin oricare dintre metodele cunoscute. De exemplu, prin reducere:
100 = 212m + b
0 = -32m - b
________________
100 = 180m
m = 100/180 = 5/9
Știind m, noi obținem b prin înlocuire:
b = -32m = -32. (5/9) = -160/9
Acum înlocuim valorile m Da b în ecuația noastră de echivalență pentru a obține:
TºC = (5/9). TºF - (160/9) = (5TºF -160) / 9
Echivalent: TºC = (5/9). (TºF - 32)
Această ecuație permite trecerea de grade Fahrenheit la grade Celsius direct, doar prin scrierea valorii în care apare TºF.
Multe experimente au fost efectuate pentru a încerca să măsoare zero absolut al temperaturii, adică valoarea pentru care dispare toată activitatea moleculară dintr-un gaz. Această temperatură este aproape de -273 ºC.
Fi TK temperatura în kelvin - cuvântul „grad” nu este utilizat pentru această scară-, echivalența este:
TºC = TK - 273
Adică, scalele diferă prin faptul că scala Kelvin nu are valori negative. În relația Celsius - Fahrenheit, panta liniei este egală cu 5/9 și în acest caz este egală cu 1.
Kelvin și grade Celsius au aceeași dimensiune, doar că scala Kelvin, așa cum se poate vedea din cele de mai sus, nu include valori negative ale temperaturii..
Daniel Fahrenheit (1686-1736) a fost un fizician de origine germană de origine poloneză. În jurul anului 1715, Fahrenheit a realizat un termometru cu o scală bazată pe două puncte de referință alese în mod arbitrar. De atunci este utilizat pe scară largă în țările vorbitoare de limbă engleză.
Inițial Fahrenheit a ales temperatura unui amestec de gheață și sare pentru punctul de referință inferior și a stabilit-o ca 0 °. Pentru celălalt punct, el a selectat temperatura corpului uman și a stabilit-o la 100 de grade..
Așa cum era de așteptat, a avut unele probleme în a determina care este temperatura corpului „normală”, deoarece se schimbă pe parcursul zilei sau de la o zi la alta fără ca persoana să fie neapărat bolnavă..
Se pare că există oameni total sănătoși, cu o temperatură corporală de 99,1 ° F, în timp ce pentru alții este normal să aibă 98,6 ° F. Aceasta din urmă este valoarea medie pentru populația generală.
Deci, punctele de referință ale scării Fahrenheit au trebuit să se schimbe pentru punctul de îngheț al apei, care a fost setat la 32 ° F și punctul de fierbere la 212 ° F. În cele din urmă, scara a fost împărțită în 180 de intervale egale.
Din ecuația prezentată mai sus, rezultă că:
TºF = (9/5) TºC + 32
În același mod, o putem considera astfel: scara Celsius are 100 de grade, în timp ce scara Fahrenheit are 180 de grade. Apoi, pentru fiecare creștere sau scădere de 1 ºC, există o creștere sau scădere de 1,8 ºF = (9/5) ºF
Folosind ecuațiile anterioare, găsiți o formulă care vă permite să mergeți de la grade Fahrenheit la o scară Kelvin:
Știind că: TºC = TK - 273 și substituind în ecuația deja dedusă, avem:
TºC = TK - 273
Prin urmare: TºF = (9/5) (TK - 273) + 32 = (9/5) TK - 459,4
William Thomson (1824-1907), Lord Kelvin, a propus o scală fără puncte de referință arbitrare. Aceasta este scara de temperatură absolută care îi poartă numele, propusă în 1892. Nu are valori negative de temperatură, deoarece 0 absolut este cea mai scăzută temperatură posibilă..
La temperatura de 0 K orice mișcare a moleculelor a încetat complet. Aceasta este scala Sistemului Internațional (SI), deși scala Celsius este considerată și o unitate accesorie. Amintiți-vă că scara Kelvin nu folosește „grade”, deci orice temperatură este exprimată ca valoare numerică plus unitatea, numită „kelvin”.
Până în prezent nu a fost posibil să se atingă zero absolut, dar oamenii de știință s-au apropiat destul de mult.
Într-adevăr, în laboratoarele specializate în temperaturi scăzute, au reușit să răcească probele de sodiu la 700 nanokelvin sau 700 x 1010-9 Kelvin. Pe de altă parte, spre celălalt capăt al scalei, se știe că o explozie nucleară poate genera temperaturi de 100 sau mai multe milioane de kelvini.
Fiecare kelvin corespunde la 1 / 273,16 părți ale temperaturii punctului triplu al apei. La această temperatură, cele trei faze ale apei sunt în echilibru.
Relația dintre scalele Kelvin și Celsius este de la -273.16 la 273-:
TK = TºC + 273
În mod similar, prin substituție, se obține o relație între scalele Kelvin și Fahrenheit:
TK = 5 (TºF + 459.4) / 9
Scara Rankine a fost propusă de William Rankine, un inginer născut în Scoția (1820-1872). Pionier al Revoluției Industriale, a adus mari contribuții la termodinamică. În 1859 a propus o scală de temperatură absolută, stabilind zero la -459,67 ° F.
Pe această scară, mărimea gradelor este aceeași ca pe scara Fahrenheit. Scara Rankine este notată ca R și, ca și în cazul scalei Kelvin, valorile sale nu se numesc grade, ci rankine.
Prin urmare:
0 K = 0 R = -459,67 ° F = - 273,15 ºC
Rezumând, iată conversiile necesare pentru a merge la scara Rankine din oricare dintre cele descrise deja:
O altă scară de temperatură utilizată anterior este scara Réaumur, care este notată ca grade sau ºR. În prezent este în uz, deși a fost utilizat pe scară largă în Europa până când a fost deplasat de scara Celsius.
A fost creat de René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757) în jurul anului 1731. Referințele sale sunt: 0 ° R pentru punctul de îngheț al apei și 80 ° R pentru punctul de fierbere.
După cum se poate vedea, coincide cu scara Celsius la zero, dar cu siguranță nu la celelalte valori. Este legat de scara centigradului prin:
TºR= (4/5) TºC
Există și alte echivalențe:
TºR= (4/5) (TK - 273) = (4/9)(TºF-32)= (4/5)(5.TR/ 9 - 273) = (4/9) TR - 218.4
Găsiți valoarea numerică în care scala centigradă se potrivește cu scala Fahrenheit.
După cum am văzut în secțiunile anterioare, aceste scale nu coincid, deoarece punctele de referință sunt diferite; cu toate acestea este posibil să se găsească o valoare X, astfel încât să reprezinte aceeași temperatură pe ambele scale. Prin urmare, ecuația este luată:
TºC = (5/9). TºF - (160/9) = (5TºF -160) / 9
Și din moment ce temperaturile trebuie să se potrivească, atunci TºC = TºF = x, rezultă că:
x = (5x - 160) / 9
9x = 5x -160
4x = -160
x = - 40
Cand TºC = -40 ºC, de asemenea TºF = -40ºF
Aburul care iese dintr-un cazan este la temperatura de 610 ºR. Găsirea temperaturii în grade Fahrenheit și grade Celsius.
Sunt utilizate echivalențele găsite în secțiunea scării Réaumur, prin urmare: TºC=(5/4) TºR = (5/4). 610 ºC = 762,5 ºC.
Puteți converti imediat această valoare găsită în grade Fahrenheit sau puteți utiliza una dintre celelalte conversii menționate:
TºF = (9/5) TºC + 32 = (9/5) 762,5 + 32 ºC = 1404,5 ºF
Sau celălalt, care dă același rezultat: TºR = (4/9)(TºF - 32)
Șterge: TºF = (9/4) TºR + 32 = (9/4) 610 + 32 ºF = 1404,5 ºF.
În rezumat, următorul tabel oferă conversiile pentru toate scalele descrise:
Nimeni nu a comentat acest articol încă.