Статья о преобразовании температурных шкал
Шкала Цельсия и шкала Фаренгейта — это разные температурные шкалы. Если температура объекта измеряется и выражается по шкале Цельсия, то, чтобы указать температуру объекта по шкале Фаренгейта, мы переводим её из шкалы Цельсия в шкалу Фаренгейта. В этом разделе мы научимся переводить или преобразовывать температурные шкалы.
При давлении 1 атм температура точки замерзания по Цельсию равна 0. oC, тогда как по Фаренгейту — 32 oНапротив, при давлении 1 атм температура точка кипения для термометра с шкалой Цельсия = 100 oC, тогда как термометр со шкалой Фаренгейта равен 212 oF.
Чтобы вам было проще перевести шкалу Цельсия в шкалу Фаренгейта или наоборот, запомнить 0. oC = 32 oF и 100 oC = 212 oF. По шкале Цельсия, между 0 oC и 100 oC равно 100oНа шкале Фаренгейта значение находится в диапазоне от 32 до 12. oF к 212 oF всего 180o.
3.1 Перевод шкалы Цельсия в шкалу Фаренгейта
Чтобы получить температуру по шкале Фаренгейта (T), сначала умножьте температуру по шкале Цельсия (T C ) на 9/5, а затем добавьте 32 °.
3.2 Перевод шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия
Чтобы получить температуру по шкале Цельсия (T C ), уменьшите температуру по шкале Фаренгейта (T F ) на 32 ° , а затем умножьте на 5/9.
4. Газовый термометр постоянного объема
Ранее мы научились калибровать термометр. Мы используем ртутный термометр без шкалы. Если откалибровать два термометра разных типов, например, ртутный и спиртовой, шкалы будут одинаковыми только на отметках 0 ° C (или 32 ° F) и 100 ° C (или 212 ° F). Если использовать оба термометра для измерения температуры воздуха, показания каждого из них не обязательно будут одинаковыми. Ртутный термометр может показывать 48 ° C, а спиртовой — 46 ° C. Это связано с тем, что скорость расширения ртути и спирта различна. То же самое относится и к другим типам термометров, например, биметаллическим термометрам и т. д. Температурная шкала, определяемая таким образом, во многом зависит от природы используемого материала.
Поскольку температурная шкала, определяемая с помощью термометра, обычно имеет недостатки, нам необходим стандартный термометр. Наличие стандартного термометра позволяет нам более точно установить температурную шкалу, не завися от природы материала.
Практически идеальным термометром является газовый термометр постоянного объема. Принцип работы газового термометра постоянного объема заключается в том, что объем газа поддерживается таким образом, чтобы он всегда оставался постоянным или неизменным. При повышении температуры давление газа также увеличивается. В трубах 1 и 2 находится ртуть. Объем газа поддерживается таким образом, чтобы он всегда оставался постоянным, путем подъема или опускания трубы 2 так, чтобы поверхность ртути в трубе 1 оставалась на отметке отсчета. При повышении температуры давление газа в трубе также увеличивается. Следовательно, трубу 2 необходимо поднимать выше, чтобы объем газа всегда оставался постоянным. Давление газа можно определить, считывая высоту столбика ртути (h) в трубе 2. При использовании ручного метода просто помните, что столбик ртути равен 760 мм = 1 атм (1 атмосфера). В сложном газовом термометре постоянного объема имеется счетчик давления. Газонаполненные контейнеры также сконструированы таким образом, чтобы газ всегда находился в фиксированном объеме. Таким образом, измеренное значение изменяется только в давлении.
5. Шкала Кельвина
Если провести косую черту на диаграмме выше через ось ° C, то при нулевом давлении газа температура газа составит -273.15 ° C. Возможно, мы считаем, что температура газа при нулевом давлении зависит от типа газа в трубке газового термометра постоянного объема. На основе эксперимента, хотя тип газа меняется при нулевом давлении, температура всегда составляет -273.15 ° C. Таким образом, мы можем использовать эту температуру в качестве стандартной температурной шкалы (также известной как абсолютный нуль). Эта абсолютная нулевая температура известна как абсолютная шкала или шкала Кельвина. Кельвин — это имя лорда Кельвина (1824–1907), бывшего британского физика.
В этой шкале температура выражается в Кельвинах (K), а не в градусах Кельвина ( ° C). Интервал между градусами такой же, как и в шкале Цельсия, но ноль смещен к 0 K. Таким образом, 0 K = -273.15 ° C и 273.15 K = 0 ° C. Температуру по шкале Цельсия можно перевести в шкалу Кельвина, добавив 273.15. Аналогично, температуру по шкале Кельвина можно перевести в шкалу Цельсия, уменьшив 273.15.
T (K) = T ( o C) + 273.15
T ( ° C) = T (K) – 273.15
