Температура – одна из основных физических величин, которая характеризует степень нагретости или охлаждения тела. Она играет важную роль в нашей повседневной жизни, а также является ключевым показателем в научных и технических расчетах.
Для обозначения температуры применяются различные шкалы и единицы измерения. Наиболее часто используются градус Цельсия (°C), градус Фаренгейта (°F) и кельвин (K). Каждая из этих шкал имеет свою историю и особенности.
Градус Цельсия – шкала, которая основана на делении отрезка между температурой замерзания и точкой кипения воды на 100 равных частей. Температура замерзания воды на данной шкале равна 0°С, а точка кипения – 100°С.
Градус Фаренгейта – шкала, которая была предложена немецким физиком Габриэлем Даниэлем Фаренгейтом в 1724 году. Температура замерзания воды на данной шкале равна 32°F, а точка кипения – 212°F. Шкала Фаренгейта широко используется в США и нескольких других странах.
Кельвин – шкала, которая основана на абсолютной нулевой температуре, предложена шотландским физиком Уильямом Томсоном (лордом Кельвином) в 1848 году. Эта шкала не использует знаки градуса и делится на равные интервалы между абсолютным нулем и точкой тройного состояния воды (температурой, при которой воду можно одновременно нагревать, охлаждать и оставлять в покое).
Общие сведения
Измеряется в градусах по шкале, которая представляет собой систематическую ранжировку значений температуры.
Основные шкалы температуры, используемые в настоящее время, включают Цельсия (°C), Фаренгейта (°F) и Кельвина (K).
| Шкала | Относительный ноль | Единицы |
|---|---|---|
| Цельсия | 0 °C | ℃ |
| Фаренгейт | 32 °F | ℉ |
| Кельвин | 0 K | K |
В шкале Цельсия относительный ноль устанавливается в точку замерзания воды (0 °C),
а 100 °C соответствует точке кипения воды при нормальном атмосферном давлении.
В шкале Фаренгейта точка замерзания воды составляет 32 °F, а точка кипения — 212 °F.
Шкала Кельвина основана на абсолютном нуле температуры (-273.15 °C), где молекулы вещества прекращают движение.
Разница между градусами Цельсия и Кельвина постоянна и равна 273.15.
Единицы измерения температуры
Наиболее распространенной и широко используемой единицей измерения температуры является градус Цельсия (°C). Градус Цельсия используется в повседневной жизни для измерения температуры окружающей среды, воды, воздуха и тела человека.
В научных и технических расчетах и измерениях часто используется единица измерения кельвин (K). Кельвин является международной единицей измерения температуры и используется в научных и инженерных расчетах. Абсолютный ноль температуры, который равен -273.15 °C, соответствует нулю на шкале кельвина.
Примечание: Для перевода градусов Цельсия в кельвины используется следующая формула: K = °C + 273.15. Для перевода кельвинов в градусы Цельсия применяется формула: °C = K — 273.15.
Существуют и другие системы измерения температуры, такие как градус Фаренгейта (°F) и Rømer (°Rø). Градус Фаренгейта используется преимущественно в США, Англии и некоторых других странах, а шкала Rømer используется в некоторых научных и исторических контекстах.
Соотношения между этими системами измерения температуры выглядят следующим образом:
- 1 °C = 1 K
- 1 °C = 9/5 °F
- 1 °F = 5/9 °C
- 1 °Rø = 21/40 °C
Знание единиц измерения температуры является важным при выполнении различных задач и экспериментов, связанных с теплом и термодинамикой.
Шкала Цельсия
На шкале Цельсия температура воды при нормальном атмосферном давлении плавления составляет 0 градусов, а температура воды при нормальном атмосферном давлении кипения составляет 100 градусов.
Температурные значения на шкале Цельсия можно записывать в виде положительных и отрицательных чисел. При этом положительные значения означают повышение температуры выше 0 градусов, а отрицательные значения обозначают понижение температуры ниже 0 градусов.
Шкала Цельсия широко применяется в повседневной жизни для измерения температуры воздуха, тела, пищи и других объектов. Она также используется в научных и технических расчетах, например, в метеорологии, физике, химии и медицине.
Шкала Фаренгейта
На шкале Фаренгейта точка замерзания воды равна 32 градусам, а точка кипения – 212 градусам. Таким образом, разница между ними составляет 180 градусов. Для перевода температуры с шкалы Цельсия на шкалу Фаренгейта используется следующая формула: °F = (°C × 9/5) + 32.
Шкала Фаренгейта все еще активно используется в США для измерения температуры в повседневных ситуациях, таких как погода, домашние приборы (термостаты, духовки), а также для показания температуры в медицинских приборах.
Однако большая часть мировых стран использует шкалу Цельсия, которая является более распространенной и используется в международных научных исследованиях, а также в промышленности и технике.
Шкала Кельвина
Шкала Кельвина используется в научных расчетах и в международной системе единиц (СИ). Для перевода из Цельсия в Кельвины необходимо добавить 273.15, так как ноль Цельсия равен 273.15 Кельвина. Например, 20°C = 293.15K.
Эта шкала позволяет более точно и удобно измерять температуру в различных областях науки и промышленности. Кроме того, шкала Кельвина применяется при расчете тепловых потоков, термическом расширении веществ и других физических явлениях. Единицы на шкале Кельвина обладают просто кратными соотношениями: 1 Кельвин равен 1 градусу Цельсия, 1 Кельвин равен 1.8 градусам Фаренгейта.
Шкала Кельвина также используется в астрономии для измерения температур космических объектов, таких как звезды и планеты. Она помогает ученым понять физические процессы, происходящие во Вселенной.
Преобразование между шкалами
Существует несколько шкал измерения температуры, и иногда необходимо преобразовать значение из одной шкалы в другую. Ниже приведены формулы для преобразования между самыми популярными шкалами: Цельсия, Фаренгейта и Кельвина.
- Из шкалы Цельсия в Фаренгейт: Значение температуры в градусах Цельсия можно преобразовать в градусы Фаренгейта, умножив значение на 9/5 и прибавив 32:
°F = (°C x 9/5) + 32. - Из шкалы Фаренгейта в Цельсия: Значение температуры в градусах Фаренгейта можно преобразовать в градусы Цельсия, вычтя из значения 32 и умножив результат на 5/9:
°C = (°F - 32) x 5/9. - Из шкалы Цельсия в Кельвина: Значение температуры в градусах Цельсия можно преобразовать в Кельвины, прибавив к значению 273.15:
K = °C + 273.15. - Из шкалы Кельвина в Цельсия: Значение температуры в градусах Кельвина можно преобразовать в градусы Цельсия, вычтя из значения 273.15:
°C = K - 273.15.
Эти формулы помогут вам преобразовывать температуру между различными шкалами в зависимости от ваших потребностей.
Повседневное использование
- В быту. Мы используем температуру для регулирования комфортных условий в наших помещениях. Термометры помогают нам контролировать температуру воздуха внутри дома или на улице, что позволяет нам регулировать работу отопления или кондиционирования воздуха. Также, мы используем температуру для определения времени года и принятия решений о выборе одежды.
- В технике. Температура играет важную роль в различных технических устройствах. Например, терморегуляторы контролируют температуру двигателей и машин, позволяя им работать в оптимальных условиях. Автоматические системы кондиционирования и холодильные установки управляются на основе данных о температуре воздуха или продукта. Также, в медицине, измерение температуры позволяет определить наличие лихорадки и принять необходимые меры по лечению и предотвращению развития болезни.
- В пищевой промышленности. Контроль температуры является важным фактором при приготовлении и хранении пищевых продуктов. Температура может влиять на качество и безопасность пищевых продуктов. Например, в пекарных изделиях температура играет важную роль при выпечке, а в холодильниках и морозильниках контроль температуры позволяет сохранить продукты свежими и безопасными для употребления.
- В научных исследованиях. Измерение и контроль температуры являются неотъемлемой частью многих научных исследований. Различные научные приборы и эксперименты требуют точного измерения и контроля температуры для получения надежных результатов.
В повседневной жизни мы не всегда задумываемся о значении и измерении температуры, но она играет важную роль во многих аспектах нашей жизни.
Измерение и контроль
Существует множество способов измерения и контроля температуры, каждый из которых имеет свои преимущества и особенности. Наиболее распространенные методы измерения включают использование термометров, термопар, терморезисторов и инфракрасных термометров.
Контроль температуры может осуществляться с помощью различных устройств и систем автоматического регулирования. Такие системы позволяют поддерживать стабильную температуру в заданных пределах, что особенно важно в процессе производства и хранения товаров, а также в климатической технике и медицине.
Основная задача измерения и контроля температуры состоит в том, чтобы получить точные и надежные данные о текущем состоянии температуры в определенном месте или объекте. Это позволяет предупредить возможные проблемы и принять соответствующие меры для их устранения.
Важно отметить, что измерение и контроль температуры являются неотъемлемой частью многих научных и инженерных исследований, а также промышленных процессов. Надежность и точность данных о температуре являются ключевыми факторами для обеспечения успешной работы и достижения поставленных целей.