Άρθρο σχετικά με τη μετατροπή των κλιμάκων θερμοκρασίας
Η κλίμακα Κελσίου και η κλίμακα Φαρενάιτ είναι διαφορετικές κλίμακες θερμοκρασίας. Εάν η θερμοκρασία ενός αντικειμένου μετριέται και εκφράζεται σε κλίμακα Κελσίου, τότε θέλουμε να δηλώσουμε τη θερμοκρασία του αντικειμένου στην κλίμακα Φαρενάιτ και στη συνέχεια να την αλλάξουμε από την κλίμακα Κελσίου στην κλίμακα Φαρενάιτ. Σε αυτήν την ενότητα, μαθαίνουμε πώς να αλλάζουμε ή να μετατρέπουμε μια κλίμακα θερμοκρασίας.
Σε πίεση 1 atm, η θερμοκρασία του σημείου πήξης για το θερμόμετρο Κελσίου = 0 oC, ενώ το θερμόμετρο Φαρενάιτ = 32 oΣΤ. αντίστροφα, σε πίεση 1 atm, η θερμοκρασία του το σημείο βρασμού για ένα θερμόμετρο κλίμακας Κελσίου = 100 oC, ενώ ένα θερμόμετρο με κλίμακα Φαρενάιτ = 212 oF.
Για να σας διευκολύνουμε να αλλάξετε την κλίμακα Κελσίου σε κλίμακα Φαρενάιτ ή να αλλάξετε την κλίμακα Φαρενάιτ σε κλίμακα Κελσίου, θυμηθείτε το 0 oC = 32 oΦ και 100 oC = 212 oF. Στην κλίμακα Κελσίου, μεταξύ 0 oC και 100 oΤο C είναι 100oΕνώ στην κλίμακα Φαρενάιτ, μεταξύ 32 oF έως 212 oΥπάρχουν 180o.
3.1 Μετατροπή της κλίμακας Κελσίου σε κλίμακα Φαρενάιτ
Για να βρείτε τη θερμοκρασία στην κλίμακα Φαρενάιτ (T), πολλαπλασιάστε τη θερμοκρασία στην κλίμακα Κελσίου (Tc ) πρώτα επί 9/5 και στη συνέχεια προσθέστε 32 °.
3.2 Μετατροπή της κλίμακας Φαρενάιτ σε κλίμακα Κελσίου
Για να βρείτε τη θερμοκρασία στην κλίμακα Κελσίου (Tc ) , μειώστε τη θερμοκρασία στην κλίμακα Φαρενάιτ (TcF ) κατά 32 ° και στη συνέχεια πολλαπλασιάστε την επί 5/9.
4. Θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου
Προηγουμένως, μάθαμε πώς να βαθμονομούμε ένα θερμόμετρο. Το θερμόμετρο που χρησιμοποιούμε είναι ένα θερμόμετρο υδραργύρου που δεν έχει κλίμακα. Αν βαθμονομήσουμε δύο θερμόμετρα διαφορετικών τύπων, όπως ένα θερμόμετρο υδραργύρου και ένα θερμόμετρο αλκοόλης, οι κλίμακες των δύο θερμομέτρων είναι ίδιες μόνο στους 0 ° C (ή 32 ° F) και 100 ° C (ή 212 ° F). Αν χρησιμοποιήσουμε τα δύο θερμόμετρα για να μετρήσουμε τη θερμοκρασία του αέρα, οι αριθμοί που δείχνει κάθε θερμόμετρο δεν είναι απαραίτητα οι ίδιοι. Τα θερμόμετρα υδραργύρου μπορούν να δείξουν 48 ° C, ενώ τα θερμόμετρα αλκοόλης δείχνουν 46 ° C. Αυτό συμβαίνει επειδή η ταχύτητα διαστολής του υδραργύρου και της αλκοόλης είναι διαφορετική. Το ίδιο ισχύει και για άλλους τύπους θερμομέτρων, όπως τα διμεταλλικά θερμόμετρα κ.λπ. Η κλίμακα θερμοκρασίας που προσδιορίζεται με αυτόν τον τρόπο εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη φύση του υλικού που χρησιμοποιείται.
Επειδή η κλίμακα θερμοκρασίας που καθορίζεται με τη χρήση ενός θερμομέτρου συνήθως παρουσιάζει ένα μειονέκτημα, χρειαζόμαστε ένα τυπικό θερμόμετρο. Η ύπαρξη ενός τυπικού θερμομέτρου μας βοηθά να ορίσουμε την κλίμακα θερμοκρασίας με μεγαλύτερη ακρίβεια, χωρίς να χρειάζεται να εξαρτόμαστε από τη φύση ενός υλικού.
Ένα σχεδόν τέλειο θερμόμετρο είναι ένα θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου. Η αρχή λειτουργίας ενός θερμομέτρου αερίου σταθερού όγκου είναι ότι ο όγκος του αερίου διατηρείται έτσι ώστε να είναι πάντα σταθερός ή αμετάβλητος. Τώρα, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, αυξάνεται και η πίεση του αερίου. Στον σωλήνα 1 και στον σωλήνα δύο υπάρχει υδράργυρος. Ο όγκος του αερίου διατηρείται έτσι ώστε να είναι πάντα σταθερός, ανεβάζοντας ή χαμηλώνοντας τον σωλήνα δύο έτσι ώστε η επιφάνεια υδραργύρου στον σωλήνα 1 να βρίσκεται ακόμα στο σημείο αναφοράς. Εάν η θερμοκρασία αυξηθεί, αυξάνεται και η πίεση του αερίου στον σωλήνα. Επομένως, ο σωλήνας δύο πρέπει να ανυψωθεί ψηλότερα έτσι ώστε ο όγκος του αερίου να είναι πάντα σταθερός. Η πίεση του αερίου μπορεί να γίνει γνωστή διαβάζοντας το ύψος της στήλης υδραργύρου (h) στον σωλήνα 2. Εάν χρησιμοποιείτε χειροκίνητη μέθοδο, απλώς θυμηθείτε ότι η στήλη υδραργύρου είναι 760 mm = 1 atm (1 ατμόσφαιρα). Σε ένα εξελιγμένο θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου, υπάρχει ένας μετρητής πίεσης. Τα δοχεία γεμάτα με αέριο έχουν επίσης σχεδιαστεί έτσι ώστε το αέριο να βρίσκεται πάντα σε σταθερό όγκο. Έτσι, η μετρούμενη πίεση αλλάζει μόνο.
5. Κλίμακα Κέλβιν
Αν η κάθετος στο παραπάνω διάγραμμα σχεδιαστεί για να κόβει τον άξονα T o C, τότε όταν η πίεση του αερίου είναι 0, η θερμοκρασία του αερίου = -273.15 o C. Ίσως πιστεύουμε ότι η θερμοκρασία ενός αερίου σε πίεση 0 ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο του αερίου στον σωλήνα θερμομέτρου αερίου σταθερού όγκου. Με βάση το πείραμα, αν και ο τύπος του αερίου είναι διαφορετικός όταν η πίεση του αερίου γίνει μηδέν, η θερμοκρασία αποτιμάται πάντα στους -273.15 o C. Έτσι, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν τη θερμοκρασία ως τυπική κλίμακα θερμοκρασίας (γνωστή και ως απόλυτη μηδενική θερμοκρασία). Αυτή η απόλυτη μηδενική θερμοκρασία είναι γνωστή ως απόλυτη κλίμακα ή κλίμακα Kelvin. Kelvin είναι το όνομα του Λόρδου Kelvin (1824-1907), ενός πρώην Βρετανού φυσικού.
Σε αυτήν την κλίμακα, η θερμοκρασία εκφράζεται σε βαθμούς Κέλβιν (K), όχι σε βαθμούς Κέλβιν ( 0 K). Το διάστημα μεταξύ των βαθμών είναι το ίδιο όπως στην κλίμακα Κελσίου, αλλά το μηδέν μετατοπίζεται στους 0 K. Έτσι, 0 K = -273.15 o C και 273.15 K = 0 o C. Η θερμοκρασία στην κλίμακα Κελσίου μπορεί να αλλάξει σε κλίμακα Κέλβιν προσθέτοντας 273.15. Ομοίως, η θερμοκρασία της κλίμακας Κέλβιν μπορεί να αλλάξει σε κλίμακα Κελσίου μειώνοντας 273.15.
Τ(Κ) = Τ( ° C) + 273.15
T ( o C) = T (K) – 273.15
