Температурна шкала Фаренгейта, Цельсія, Кельвіна

Найвідомішими, на даний момент, температурними шкалами є шкали Фаренгейта, Цельсія і Кельвіна.

Температурна шкала Фаренгейта найбільш популярна в США. Вимірюється температура в градусах, наприклад, 48,2°F (сорок вісім і два градуси за Фаренгейтом), символ F вказує, що використовується шкала Фаренгейта.

Європейці звикли до температурної шкали Цельсія, яка вимірює температуру також в градусах, наприклад, 48,2°C (сорок вісім і два градуси за Цельсієм), символ С вказує, що використовується шкала Цельсія.

Вченим більш звично оперувати з температурною шкалою Кельвіна. До 1968 року температурні коливання офіційно іменувався градусом Кельвіна, потім було прийнято рішення іменувати значення температури, яка вимірюється за шкалою Кельвіна, просто в кельвінах (без градусів), наприклад, 48,2 К (сорок вісім і два Кельвіна).

Даніель Габріель Фаренгейт свою шкалу винайшов в 18 столітті, займаючись виготовленням термометрів в Амстердамі. За нульову точку температури Фаренгейт взяв температуру замороженого розчину солі, який в той час використовувався для отримання низьких температур в лабораторних умовах. Значення в 32°F німецький фізик встановив для температури плавлення льоду і заморожування води (при підвищенні і зниженні температури відповідно). Відповідно до отриманої шкалою, температура закипання води дорівнює 212°F.

У тому ж 18 столітті шведський вчений Андерс Цельсій винайшов свою температурну шкалу, в основі якої лежить температура замерзання (0°C) і закипання (100°C) чистої води при нормальному атмосферному тиску.

Шкала Кельвіна була винайдена в 19 столітті британським вченим Вільямом Томсоном, який згодом отримав почесний титул барона Кельвіна. В основу своєї температурної шкали Томсон поклав поняття абсолютного нуля. Пізніше шкала Кельвіна стала основною в фізиці, і зараз за допомогою неї визначаються системи Фаренгейта і Цельсія.

За своєю суттю температура будь-якого об’єкта характеризує міру руху його молекул – чим швидше рухаються молекули, тим вище температура об’єкта, і навпаки. Чим нижче температура, тим молекули рухаються повільніше. При абсолютному нулі (0 К) молекули зупиняються (чого в природі бути не може). З цієї причини, досягти температури абсолютного нуля або ще більш низьких температур неможливо.

Треба сказати, що градуювання шкал Кельвіна і Цельсія збігаються (один градус Цельсія дорівнює одному Кельвіна), а

0 К = -273,15 ° C.

Таким чином, зв’язати температурні шкали Кельвіна і Цельсія дуже просто:

  • K = C +273,15;
  • C = K -273,15.

Спробуємо пов’язати шкали Цельсія і Фаренгейта.

Як відомо, вода замерзає при 32°F і 0°C:32°F = 0°C. Закипає вода при 212°F і 100°C:212 ° F=100°C.

Таким чином, на 180 градусів шкали Фаренгейта припадає 100 градусів шкали Цельсія (співвідношення 9/5):

212°F-32°F = 100°C-0°C.

Також слід врахувати, що нульова точка шкали Цельсія відповідає 32-градусній точці шкали Фаренгейта.

З огляду на вищевикладені відповідності двох шкал, виводимо формулу перекладу температури з однієї шкали в іншу:

  • С = (5/9) · (F-32)
  • F = (9/5) · C + 32

Якщо вирішити дану систему рівнянь, можна дізнатися, що -40°C = -40°F – це єдина температура, при якій значення обох шкал співпадають.

Діючи аналогічним чином, пов’язуємо шкали Кельвіна і Фаренгейта:

  • F = (9/5) · (K-273,15) + 32 = (9/5) K -459,67;
  • K = (5/9) · (F + 459,67).
Посилання на основну публікацію