Artikkeli lämpötila-asteikkojen muuntamisesta
Celsius- ja Fahrenheit-asteikot ovat eri lämpötila-asteikkoja. Jos kappaleen lämpötila mitataan ja ilmaistaan Celsius-asteikolla, haluamme ilmoittaa kappaleen lämpötilan Fahrenheit-asteikolla ja sitten muutamme sen Celsius-asteikosta Fahrenheit-asteikoksi. Tässä osiossa opimme muuttamaan tai muuntamaan lämpötila-asteikon.
1 ilmakehän paineessa Celsius-lämpömittarin jäätymispiste on 0. oC, kun taas Fahrenheit-lämpömittari = 32 oF. päinvastoin, 1 ilmakehän paineessa lämpötila kiehumispiste Celsius-asteikolla mitatulle lämpömittarille = 100 oC, kun taas Fahrenheit-asteikkoa käyttävässä lämpömittarissa on 212 oF.
Jotta Celsius-asteikon vaihtaminen Fahrenheit-asteikoksi tai Fahrenheit-asteikon vaihtaminen Celsius-asteikoksi olisi helpompaa, muista 0 oC = 32 oF ja 100 oC = 212 oF. Celsius-asteikolla, välillä 0 oC ja 100 oC on 100oFahrenheit-asteikolla 32 asteen välillä. oF 212 oF on 180o.
3.1 Muunna Celsius-asteikko Fahrenheit-asteikoksi
Saadaksesi lämpötilan Fahrenheit-asteikolla (T), kerro Celsius-asteikolla (T C ) oleva lämpötila ensin luvulla 9/5 ja lisää sitten 32 o.
3.2 Muunna Fahrenheit-asteikko Celsius-asteikoksi
Saadaksesi lämpötilan Celsius-asteikolla (T C ), vähennä Fahrenheit-asteikolla (T F ) olevaa lämpötilaa 32 asteella ja kerro sitten 5/9:llä.
4. Vakiotilavuuksinen kaasulämpömittari
Aiemmin olemme oppineet kalibroimaan lämpömittarin. Käyttämämme lämpömittari on elohopealämpömittari, jossa ei ole asteikkoa. Jos kalibroimme kaksi erityyppistä lämpömittaria, kuten elohopealämpömittarin ja alkoholilämpömittarin, niiden asteikot ovat samat vain lämpötiloissa 0 ° C (tai 32 ° F) ja 100 ° C (tai 212 ° F). Jos käytämme kahta lämpömittaria ilman lämpötilan mittaamiseen, molempien lämpömittareiden näyttämät lukemat eivät välttämättä ole samat. Elohopealämpömittarit voivat näyttää 48 ° C, kun taas alkoholilämpömittarit 46 ° C. Tämä johtuu siitä, että elohopean ja alkoholin laajenemisnopeus on erilainen. Sama pätee muuntyyppisiin lämpömittareihin, kuten bimetallilämpömittareihin jne. Tällä tavoin määritetty lämpötila-asteikko riippuu hyvin paljon käytetyn materiaalin luonteesta.
Koska lämpömittarilla määritellyssä lämpötila-asteikossa on yleensä puutteita, tarvitsemme standardilämpömittarin. Standardilämpömittarin olemassaolo auttaa meitä asettamaan lämpötila-asteikon tarkemmin ilman, että tarvitsee olla riippuvainen materiaalin luonteesta.
Lähes täydellinen lämpömittari on vakiotilavuuksinen kaasulämpömittari. Vakiotilavuuksisen kaasulämpömittarin toimintaperiaatteena on, että kaasun tilavuus pidetään aina vakiona tai muuttumattomana. Lämpötilan noustessa myös kaasun paine kasvaa. Putkessa 1 ja putkessa 2 on elohopeaa. Kaasun tilavuus pidetään aina vakiona nostamalla tai laskemalla putkea 2 siten, että elohopean pinta putkessa 1 on edelleen referenssimerkin kohdalla. Jos lämpötila nousee, myös kaasun paine putkessa kasvaa. Siksi putkea 2 on nostettava korkeammalle, jotta kaasun tilavuus pysyy aina vakiona. Kaasun paine voidaan tietää lukemalla elohopeapatsaan korkeus (h) putkessa 2. Jos käytät manuaalista menetelmää, muista, että elohopeapatsas on 760 mm = 1 atm (1 ilmakehä). Hienostuneessa vakiotilavuuksisessa kaasulämpömittarissa on painemittari. Myös kaasulla täytetyt säiliöt on suunniteltu siten, että kaasun tilavuus on aina vakio. Joten mitattu tilavuus muuttuu vain paineessa.
5. Kelvin-asteikko
Jos yllä olevan kaavion kauttaviiva piirretään leikkaamaan T o C -akseli, niin kaasun paineen ollessa 0 kaasun lämpötila on -273.15 ° C. Ehkä ajattelemme, että kaasun lämpötila 0:n paineessa vaihtelee vakiotilavuuksisessa kaasulämpömittarissa olevan kaasun tyypin mukaan. Kokeen perusteella, vaikka kaasun tyyppi on erilainen, kun kaasun paine on nolla, lämpötilan arvoksi tulee aina -273.15 ° C. Näin ollen voimme käyttää tätä lämpötilaa standardilämpötila-asteikkona (tunnetaan myös absoluuttisena nollapisteenä). Tätä absoluuttista nollapistettä kutsutaan absoluuttiseksi asteikoksi eli Kelvin-asteikoksi. Kelvin on entisen brittiläisen fyysikon lordi Kelvinin (1824-1907) nimi.
Tällä asteikolla lämpötila ilmaistaan kelvineinä (K), ei kelvinasteina ( ° K). Asteiden välinen etäisyys on sama kuin Celsius-asteikolla, mutta nolla on siirretty 0 K:iin. Joten 0 K = -273.15 ° C ja 273.15 K = 0 ° C. Celsius-asteikon lämpötila voidaan muuttaa Kelvin-asteikoksi lisäämällä siihen 273.15. Samoin Kelvin-asteikon lämpötila voidaan muuttaa Celsius-asteikoksi vähentämällä siitä 273.15.
T (K) = T ( ° C) + 273.15
T( ° C) = T(K) – 273.15
