Artikel over het omrekenen van temperatuurschalen
De Celsius-schaal en de Fahrenheit-schaal zijn verschillende temperatuurschalen. Als de temperatuur van een object wordt gemeten en uitgedrukt in Celsius, en we willen die temperatuur vervolgens omrekenen naar Fahrenheit, dan zetten we de temperatuur om van Celsius naar Fahrenheit. In dit gedeelte leren we hoe we een temperatuurschaal kunnen omrekenen.
Bij een druk van 1 atm is de temperatuur van het vriespunt volgens de Celsius-thermometer gelijk aan 0. oC, terwijl de Fahrenheit-thermometer = 32 oF. Omgekeerd geldt dat bij een druk van 1 atm de temperatuur van het kookpunt voor een thermometer met Celsius-schaal = 100 oC, terwijl een thermometer met een Fahrenheit-schaal = 212 oF.
Om het omrekenen van de Celsius-schaal naar de Fahrenheit-schaal of andersom te vergemakkelijken, onthoud dan de 0-waarde. oC = 32 oF en 100 oC = 212 oF. Op de Celsius-schaal, tussen 0 oC en 100 oC is 100oTerwijl op de Fahrenheit-schaal tussen 32 oF naar 212 oF er zijn 180o.
3.1 De Celsius-schaal omrekenen naar de Fahrenheit-schaal
Om de temperatuur in Fahrenheit (T) te berekenen, vermenigvuldigt u eerst de temperatuur in Celsius (T C ) met 9/5 en telt u daar vervolgens 32 °C bij op.
3.2 De Fahrenheit-schaal omrekenen naar de Celsius-schaal
Om de temperatuur in Celsius (T C ) te krijgen, moet je de temperatuur in Fahrenheit (T F ) met 32 ° verminderen en vervolgens vermenigvuldigen met 5/9.
4. Gasthermometer met constant volume
Eerder hebben we geleerd hoe we een thermometer kalibreren. De thermometer die we gebruiken is een kwikthermometer zonder schaalverdeling. Als we twee thermometers van verschillende typen kalibreren, zoals een kwikthermometer en een alcoholthermometer, dan zijn de schalen van beide thermometers alleen gelijk bij 0 ° C (of 32 ° F) en 100 ° C (of 212 ° F). Als we de twee thermometers gebruiken om de luchttemperatuur te meten, zijn de waarden die beide thermometers aangeven niet per se hetzelfde. Een kwikthermometer kan bijvoorbeeld 48 ° C aangeven, terwijl een alcoholthermometer 46 ° C aangeeft. Dit komt doordat de uitzettingssnelheid van kwik en alcohol verschillend is. Hetzelfde geldt voor andere typen thermometers, zoals bimetaalthermometers, enzovoort. De temperatuurschaal die op deze manier wordt bepaald, is sterk afhankelijk van de aard van het gebruikte materiaal.
Omdat de temperatuurschaal die met een thermometer wordt aangegeven meestal onnauwkeurig is, hebben we een standaardthermometer nodig. Het bestaan van een standaardthermometer stelt ons in staat de temperatuurschaal nauwkeuriger in te stellen, zonder afhankelijk te zijn van de eigenschappen van een materiaal.
Een bijna perfecte thermometer is een gasthermometer met constant volume. Het werkingsprincipe van een gasthermometer met constant volume is dat het gasvolume constant wordt gehouden. Wanneer de temperatuur stijgt, neemt ook de gasdruk toe. In buis 1 en buis 2 bevindt zich kwik. Het gasvolume wordt constant gehouden door buis 2 omhoog of omlaag te bewegen, zodat het kwikniveau in buis 1 zich op de referentiepositie bevindt. Als de temperatuur stijgt, neemt ook de gasdruk in de buis toe. Daarom moet buis 2 omhoog worden bewogen, zodat het gasvolume constant blijft. De gasdruk kan worden afgelezen van de hoogte van de kwikkolom (h) in buis 2. Bij handmatige meting volstaat het om te onthouden dat een kwikkolom van 760 mm gelijk is aan 1 atm (1 atmosfeer). Een geavanceerde gasthermometer met constant volume is voorzien van een drukmeter. De gasreservoirs zijn zo ontworpen dat het gasvolume constant blijft. Hierdoor wordt alleen de druk gemeten.
5. Kelvin-schaal
Als de schuine streep in de bovenstaande grafiek de T - C-as doorsnijdt , dan is de gastemperatuur bij een gasdruk van 0 gelijk aan -273.15 ° C. Misschien denken we dat de temperatuur van een gas bij een druk van 0 varieert afhankelijk van het type gas in de gasthermometerbuis met constant volume. Uit het experiment blijkt echter dat, hoewel het gastype verschilt wanneer de gasdruk nul is, de temperatuur altijd -273.15 ° C bedraagt. We kunnen deze temperatuur dus gebruiken als standaardtemperatuur (ook wel bekend als het absolute nulpunt). Dit absolute nulpunt staat bekend als de absolute schaal of Kelvin-schaal. Kelvin is de naam van Lord Kelvin (1824-1907), een voormalig Brits natuurkundige.
Op deze schaal wordt de temperatuur uitgedrukt in Kelvin (K), niet in Kelvin ( ° K). Het interval tussen de graden is hetzelfde als op de Celsius-schaal, maar nul is verschoven naar 0 K. Dus 0 K = -273.15 ° C en 273.15 K = 0 ° C. De temperatuur op de Celsius-schaal kan worden omgerekend naar de Kelvin-schaal door er 273.15 bij op te tellen. Evenzo kan de temperatuur op de Kelvin-schaal worden omgerekend naar de Celsius-schaal door er 273.15 van af te trekken.
T (K) = T ( o C) + 273.15
T ( oC ) = T (K) – 273.15
