Articolo sulla conversione delle scale di temperatura
La scala Celsius e la scala Fahrenheit sono scale di temperatura diverse. Se la temperatura di un oggetto viene misurata ed espressa in gradi Celsius e vogliamo esprimerla in gradi Fahrenheit, dobbiamo convertire il valore dalla scala Celsius alla scala Fahrenheit. In questa sezione, impareremo a convertire una scala di temperatura.
Ad una pressione di 1 atm, la temperatura del punto di congelamento per il termometro Celsius = 0 oC, mentre il termometro Fahrenheit = 32 oF. Viceversa, a una pressione di 1 atm, la temperatura di il punto di ebollizione per un termometro in scala Celsius = 100 oC, mentre un termometro con scala Fahrenheit = 212 oF.
Per facilitare il passaggio dalla scala Celsius alla scala Fahrenheit o viceversa, ricorda che 0 oC = 32 oF e 100 oC = 212 oF. Sulla scala Celsius, tra 0 oC e 100 oC è 100o. Mentre sulla scala Fahrenheit, tra 32 oF a 212 oSe ce ne sono 180o.
3.1 Convertire la scala Celsius nella scala Fahrenheit
Per ottenere la temperatura sulla scala Fahrenheit (T), moltiplica prima la temperatura sulla scala Celsius (T° C ) per 9/5 e poi aggiungi 32 °.
3.2 Convertire la scala Fahrenheit nella scala Celsius
Per ottenere la temperatura in gradi Celsius (T° C ), ridurre la temperatura in gradi Fahrenheit (T° F ) di 32 ° , quindi moltiplicare per 5/9.
4. Termometro a gas a volume costante
In precedenza, abbiamo imparato come calibrare un termometro. Il termometro che utilizziamo è un termometro a mercurio, privo di scala graduata. Se calibriamo due termometri di tipo diverso, come un termometro a mercurio e un termometro ad alcol, le scale dei due termometri coincidono solo a 0 ° C (o 32 ° F) e 100 ° C (o 212 ° F). Se utilizziamo i due termometri per misurare la temperatura dell'aria, i valori indicati non saranno necessariamente gli stessi. Un termometro a mercurio può indicare 48 ° C, mentre un termometro ad alcol può indicare 46 ° C. Questo perché la velocità di espansione del mercurio e dell'alcol è diversa. Lo stesso vale per altri tipi di termometri, come i termometri bimetallici, ecc. La scala di temperatura determinata in questo modo dipende molto dalla natura del materiale utilizzato.
Poiché la scala di temperatura specificata utilizzando un termometro presenta solitamente delle imprecisioni, abbiamo bisogno di un termometro standard. L'esistenza di un termometro standard ci aiuta a impostare la scala di temperatura con maggiore precisione, senza dover dipendere dalla natura del materiale.
Un termometro quasi perfetto è il termometro a gas a volume costante. Il principio di funzionamento di un termometro a gas a volume costante è il seguente: il volume del gas viene mantenuto costante, ovvero fisso o invariato. Quando la temperatura aumenta, aumenta anche la pressione del gas. Nei due tubi (1 e 2) è presente del mercurio. Il volume del gas viene mantenuto costante alzando o abbassando il tubo 2 in modo che la superficie del mercurio nel tubo 1 rimanga sempre al livello di riferimento. Se la temperatura aumenta, aumenta anche la pressione del gas nel tubo. Pertanto, il tubo 2 deve essere alzato in modo che il volume del gas rimanga costante. La pressione del gas può essere misurata leggendo l'altezza della colonna di mercurio (h) nel tubo 2. Se si utilizza un metodo manuale, basta ricordare che una colonna di mercurio di 760 mm corrisponde a 1 atm (1 atmosfera). Nei termometri a gas a volume costante più sofisticati è presente un contatore di pressione. I contenitori riempiti di gas sono progettati in modo che il gas rimanga sempre in un volume fisso. In questo modo, viene misurata solo la variazione di pressione.
5. Scala Kelvin
Se la barra obliqua nel grafico sopra viene tracciata in modo da intersecare l'asse T o C, allora quando la pressione del gas è 0, la temperatura del gas è pari a -273.15 ° C. Forse pensiamo che la temperatura di un gas a pressione zero vari a seconda del tipo di gas contenuto nel tubo del termometro a volume costante. In base all'esperimento, sebbene il tipo di gas sia diverso quando la pressione del gas diventa zero, il valore della temperatura è sempre pari a -273.15 ° C. Pertanto, possiamo utilizzare questa temperatura come scala di temperatura standard (nota anche come temperatura dello zero assoluto). Questa temperatura dello zero assoluto è nota come scala assoluta o scala Kelvin. Kelvin è il nome di Lord Kelvin (1824-1907), un ex fisico britannico.
Su questa scala, la temperatura è espressa in Kelvin (K), non in gradi Kelvin ( ° K). L'intervallo tra i gradi è lo stesso della scala Celsius, ma lo zero è spostato a 0 K. Quindi 0 K = -273.15 ° C e 273.15 K = 0 ° C. La temperatura in scala Celsius può essere convertita in scala Kelvin aggiungendo 273.15. Allo stesso modo, la temperatura in scala Kelvin può essere convertita in scala Celsius sottraendo 273.15.
T (K) = T ( ° C) + 273.15
T ( ° C) = T (K) – 273.15
