De termometriske vekter er de som brukes til måling av temperatur, en skalar mengde som tjener til å kvantifisere termisk energi i et system. Enheten som brukes til å måle temperaturen, det vil si et termometer, må inneholde en skala for å kunne ta avlesningen.
For å konstruere en passende skala, må du ta to referansepunkter og dele intervallet mellom dem. Disse inndelingene kalles grader. På denne måten sammenlignes temperaturen på objektet som skal måles, som kan være temperaturen på kaffen, badekaret eller kroppstemperaturen, med referansen merket på instrumentet..
De mest brukte temperaturskalaene er skalaene Celsius, Fahrenheit, Kelvin og Rankine. De er alle like velegnede til å måle temperatur, siden punktene valgt som referanse er vilkårlige..
Både i Celsius-skalaen og i Fahrenheit-skalaen, indikerer ikke null på skalaen fraværet av temperatur. Av denne grunn er de det relative skalaer. På den annen side representerer 0 for Kelvin-skalaen og Rankine-skalaen opphør av molekylær aktivitet, derfor blir de ansett absolutte skalaer.
Denne skalaen ble oppfunnet av den svenske astronomen Anders C. Celsius fra 1700-tallet (1701-1744), rundt 1735. Veldig intuitiv, denne skalaen bruker frysepunktet og vannets kokepunkt ved normalt atmosfærisk trykk (1 atm) som referansepunkter..
Vann er et universelt stoff som er veldig godt egnet for dette, og dets verdier er enkle å få i laboratoriet.
På Celsius-skalaen er vannets frysepunkt det som tilsvarer 0 ° C og kokepunktet til 100 ° C, selv om Celsius opprinnelig hadde foreslått dem omvendt og senere ble rekkefølgen reversert. Mellom disse to referanseverdiene er det 100 identiske inndelinger, og det er derfor det noen ganger kalles celsius-skalaen..
For å etablere en ekvivalens mellom grader Celsius og andre temperaturskalaer, må to aspekter tas i betraktning:
y = m.x + b
-Du må kjenne referansepunktene til begge skalaene.
La TºC temperaturen på Celsius-skalaen og TºF temperaturen på Fahrenheit-skalaen, derfor:
TºC = m. TºF + b
Det er kjent at 0 ° C = 32 ° F og 100 ° C = 212 ° F. Vi erstatter disse verdiene i forrige ligning, og vi oppnår:
0 = 32m + b
100 = 212m + b
Dette er et system med to lineære ligninger med to ukjente, som kan løses ved hjelp av en hvilken som helst av de kjente metodene. For eksempel ved reduksjon:
100 = 212m + b
0 = -32m - b
________________
100 = 180m
m = 100/180 = 5/9
Å vite m, vi oppnår b ved erstatning:
b = -32m = -32. (5/9) = -160/9
Nå erstatter vi verdiene til m Y b i vår ekvivalensligning for å oppnå:
TºC = (5/9). TºF - (160/9) = (5TºF -160) / 9
Tilsvarende: TºC = (5/9). (TºF - 32)
Denne ligningen lar deg passere grader Fahrenheit til grader Celsius direkte, bare ved å skrive verdien der T visesºF.
Mange eksperimenter har blitt utført for å prøve å måle det absolutte temperatur nullet, det vil si verdien som all molekylær aktivitet i en gass forsvinner for. Denne temperaturen er nær -273 ºC.
Være TK temperaturen i kelvin -ordet “grad” brukes ikke til denne skalaen, er ekvivalensen:
TºC = TK - 273
Det vil si at skalaene skiller seg ut ved at Kelvin-skalaen ikke har negative verdier. I forholdet Celsius - Fahrenheit er linjens skråning lik 5/9, og i dette tilfellet er det lik 1.
Kelvin og grader Celsius har samme størrelse, bare at Kelvin-skalaen, som det fremgår av ovenstående, ikke inkluderer negative temperaturverdier..
Daniel Fahrenheit (1686-1736) var en polskfødt fysiker av tysk opprinnelse. Rundt 1715 laget Fahrenheit et termometer med en skala basert på to vilkårlig valgte referansepunkter. Siden den er det mye brukt i engelsktalende land.
Opprinnelig valgte Fahrenheit temperaturen til en blanding av is og salt for det nedre settpunktet og satte den til 0 °. For det andre punktet valgte han temperaturen på menneskekroppen og satte den til 100 grader..
Som forventet hadde han noen problemer med å bestemme hva den "normale" kroppstemperaturen er, fordi den endrer seg utover dagen, eller fra en dag til den andre uten at personen nødvendigvis er syk..
Det viser seg at det er helt sunne mennesker med en kroppstemperatur på 99,1 ºF, mens det for andre er normalt å ha 98,6 ºF. Sistnevnte er gjennomsnittsverdien for befolkningen generelt.
Så Fahrenheit-skalaens referansepunkter måtte endres for frysepunktet for vann, som ble satt til 32 ° F og kokepunktet til 212 ° F. Til slutt ble skalaen delt inn i 180 like intervaller.
Fra ligningen vist ovenfor følger det at:
TºF = (9/5) TºC + 32
På samme måte kan vi vurdere det slik: Celsius-skalaen har 100 grader, mens Fahrenheit-skalaen har 180 grader. For hver økning eller reduksjon på 1 ºC er det en økning eller reduksjon på 1,8 ºF = (9/5) ºF
Bruk de forrige ligningene og finn en formel som lar deg gå fra grader Fahrenheit til en Kelvin-skala:
Å vite at: TºC = TK - 273 og erstatter i ligningen som allerede er utledet, har vi:
TºC = TK - 273
Derfor: TºF = (9/5) (TK - 273) + 32 = (9/5) TK - 459.4
William Thomson (1824-1907), Lord Kelvin, foreslo en skala uten vilkårlige referansepunkter. Dette er den absolutte temperaturskalaen som bærer hans navn, foreslått i 1892. Den har ikke negative temperaturverdier, siden absolutt 0 er lavest mulig temperatur..
Ved temperaturen 0 K har enhver bevegelse av molekylene fullstendig opphørt. Dette er International System (SI) -skalaen, selv om Celsius-skalaen også regnes som en tilbehørsenhet. Husk at Kelvin-skalaen ikke bruker "grader", så enhver temperatur uttrykkes som den numeriske verdien pluss enheten, kalt "kelvin".
Så langt har det ikke vært mulig å nå absolutt null, men forskere har kommet ganske nær.
Faktisk, i laboratorier som spesialiserer seg på lave temperaturer, har de klart å avkjøle natriumprøver til 700 nanokelvin eller 700 x 1010-9 Kelvin. På den annen side, mot den andre enden av skalaen, er det kjent at en atomeksplosjon kan generere temperaturer på 100 eller flere millioner kelvin..
Hver kelvin tilsvarer 1 / 273,16 deler av temperaturen til det tredoble vannpunktet. Ved denne temperaturen er de tre vannfasene i likevekt.
Forholdet mellom skalaene Kelvin og Celsius er -rundt 273,16 til 273-:
TK = TºC + 273
På samme måte oppnås ved å erstatte et forhold mellom Kelvin og Fahrenheit-skalaene:
TK = 5 (TºF + 459.4) / 9
Rankine-skalaen ble foreslått av William Rankine, en skotskfødt ingeniør (1820-1872). En pioner for den industrielle revolusjonen, han ga store bidrag til termodynamikken. I 1859 foreslo han en absolutt temperaturskala, og satte null til -459,67 ° F.
På denne skalaen er størrelsen på gradene den samme som på Fahrenheit-skalaen. Rankine-skalaen er betegnet som R, og som med Kelvin-skalaen kalles dens verdier ikke grader, men rankine.
Og dermed:
0 K = 0 R = −459,67 ° F = - 273,15 ºC
Oppsummert, her er de nødvendige konverteringene for å gå til Rankine-skalaen fra noen av de som allerede er beskrevet:
En annen tidligere brukt temperaturskala er Réaumur-skalaen, som er betegnet som grader eller ºR. Den er for tiden i bruk, selv om den ble mye brukt i Europa til den ble fordrevet av Celsius-skalaen.
Den ble opprettet av René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757) rundt 1731. Dens referanser er: 0 ° R for frysepunktet for vann og 80 ° R for kokepunktet.
Som man kan se, faller det sammen med Celsius-skalaen på null, men absolutt ikke ved de andre verdiene. Det er relatert til celsius skalaen ved:
TºR= (4/5) TºC
Det er også andre likeverdigheter:
TºR= (4/5) (TK - 273) = (4/9)(TºF-32)= (4/5)(5.TR/ 9 - 273) = (4/9) TR - 218.4
Finn den numeriske verdien der celsius-skalaen samsvarer med Fahrenheit-skalaen.
Som vi har sett i de foregående avsnittene, faller ikke disse skalaene sammen, siden referansepunktene er forskjellige; det er imidlertid mulig å finne en verdi x, slik at den representerer samme temperatur på begge skalaer. Derfor er ligningen tatt:
TºC = (5/9). TºF - (160/9) = (5TºF -160) / 9
Og siden temperaturene må matche, da TºC = TºF = x, det følger at:
x = (5x - 160) / 9
9x = 5x -160
4x = -160
x = - 40
Når TºC = -40 ºC, også TºF = -40ºF
Dampen som kommer ut av en kjele har en temperatur på 610 ºR. Finne temperaturen i grader Fahrenheit og grader Celsius.
Ekvivalensene som er funnet i Réaumur-skalaen brukes derfor: TºC=(5/4) TºR = (5/4). 610 ° C = 762,5 ° C.
Du kan umiddelbart konvertere denne funnet verdien til grader Fahrenheit, eller bruke en av de andre konverteringene som er nevnt:
TºF = (9/5) TºC + 32 = (9/5) 762,5 + 32 ºC = 1404,5 ºF
Eller denne andre, som gir det samme resultatet: TºR = (4/9)(TºF - 32)
Det rydder: TºF = (9/4) TºR + 32 = (9/4) 610 + 32 ºF = 1404,5 ºF.
Oppsummert viser følgende tabell konverteringene for alle skalaene som er beskrevet:
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.