Teplometrické váhy

Teplomer Celsius

Aké sú teplometrické stupnice?

Ten Teplometrické váhy Sú to tie, ktoré sa používajú pri meraní teploty, čo je skalárna veľkosť, ktorá slúži na kvantifikáciu tepelnej energie systému. Zariadenie použité na meranie teploty, tj teplomeru, musí obsahovať stupnicu, aby bolo možné čítať.

Na vybudovanie vhodnej stupnice musíte brať dva referenčné body a rozdeliť interval medzi nimi. Tieto divízie sa nazývajú stupne. Týmto spôsobom sa porovnáva teplota objektu, ktorý sa má merať, čo môže byť teplota kávy, kúpeľa alebo telesnej teploty, pričom referencia je označená v prístroji.

Najpoužívanejšie mierky teploty sú Celzia, Fahrenheit, Kelvin a Rankine Scales. Všetky sú rovnako vhodné na meranie teploty, pretože body vybrané ako referencia sú svojvoľné.

Na stupnici Celzia, ako aj na fahrenheitskej stupnici stupnice, nenaznačuje neprítomnosť teploty. Z tohto dôvodu sú relatívne stupnice. Na druhej strane, pre stupnicu Kelvin a Rankine Scale, 0 predstavuje zastavenie molekulárnej aktivity, a preto sa považujú Absolútna váha.

Celzia Scale

Klinický digitálny teplomer promoval v stupňoch Celzia. Zdroj: Simon Schoar/CC By-S (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/2.5)

Túto stupnicu vynašiel švédsky astronóm 18. storočia Anders C. Celsius (1701-1744), asi 1735. Táto stupnica veľmi intuitívna, používa bod mrazu a bod varu vody pri normálnom atmosférickom tlaku (1 atm) ako referenčné body.

Voda je na to veľmi vhodná univerzálna látka a jej hodnoty sa dajú ľahko získať v laboratóriu.

Na stupnici Celzia je bod zamrznutia vody ten, ktorý zodpovedá 0 ° C a bod varu pri 100 ° C, hoci pôvodne Celzia navrhla na zadnej strane a neskôr sa poradie investovalo. Medzi týmito dvoma referenčnými hodnotami existuje 100 rovnakých divízií, takže sa niekedy nazýva stupnica Celzia.

Rovnocennosť

Na stanovenie rovnocennosti medzi stupňami Celzia a inými teplotnými stupnicami sa musia zohľadniť dva aspekty:

• Vzťah medzi stupnicou Celzia a druhou stupnicou je lineárny, preto je forma:

y = m.x +b

-Musíte poznať referenčné body oboch stupníc.

Príklad: Rovnocennosť medzi stupnicami Celzia a Fahrenheita

Nechať t_{° C} Teplota v stupnici Celzia a Tón_{° F} Teplota na stupnici Fahrenheita:

Tón_{° C} = m. Tón_{° F} + b

Je známe, že 0 ° C = 32 ° F a 100 ° C = 212 ° F. Tieto hodnoty nahrádzame v predchádzajúcej rovnici a získame:

Môže vám slúžiť: tepelná kapacita

0 = 32 m + b

100 = 212 m + b

Toto je systém dvoch lineárnych rovníc s dvoma neznámymi, čo je možné vyriešiť niektorou zo známych metód. Napríklad redukciou:

100 = 212 m + b

0 = -32 m - b

________________

100 = 180 m

M = 100/180 = 5/9

Vedomý m, získavame b Náhradou:

B = -32 m = -32. (5/9) = -160/9

Teraz nahradíme hodnoty m a b V našej rovničnej rovnici na získanie:

Tón_{° C} = (5/9). Tón_{° F} - (160/9) = (5t_{° F} -160)/9

Rovnocenne: Tón_{° C} = (5/9). (T_{° F} - 32)

Táto rovnica umožňuje priamo odovzdať fahrenheitské stupne do stupňov Celzia, len napísaním hodnoty, v ktorej sa objaví T_{° F}.

Príklad: rovnocennosť medzi stupnicami Celzia a Kelvin

Uskutočnilo sa veľa experimentov, aby sa pokúsili zmerať absolútnu teplotu nula, tj hodnotu, pre ktorú všetka molekulárna aktivita zmizne v plyne. Táto teplota je asi -273 ° C.

Byť Tón_{Klimatizovať} Teplota v Kelvin -slovo „stupeň“ pre túto stupnicu sa nepoužíva, rovnocennosť je:

Tón_{° C} = T_{Klimatizovať} - 273

To znamená, že stupnice sa líšia v stupnici Kelvinu, nemá žiadne záporné hodnoty. Vo vzťahu Celzia - Fahrenheit má sklon linky hodnotu 5/9 av tomto prípade stojí za 1.

Stupne Kelvins a Celzia majú rovnakú veľkosť, iba to, že Kelvinova stupnica, ako je zrejmé z vyššie uvedeného, ​​neuvažuje o záporných teplotných hodnotách.

Fahrenheita

Teplomer na stene s hlavnou mierkou v stupňoch Fahrenheita a sekundárnej stupnice v stupňoch Celzia

Daniel Fahrenheit (1686-1736) bol fyzik nemeckého pôvodu narodeného v Poľsku. Okolo roku 1715 Fahrenheit vyrobil teplomer s ľubovoľne zvolenými referenčnými stupnicami. Odvtedy sa používa v angličtine veľa.

Pôvodne si Fahrenheit vybral teplotu zmesi ľadu a soli pre nižší referenčný bod a stanovil ju ako 0 °. Pre druhý bod vybral teplotu ľudského tela a nastavila ju na 100 stupňov.

Ako sa očakávalo, mal nejaké problémy, aby určil, čo je „normálna“ telesná teplota, pretože sa mení po celý deň alebo z jedného dňa do druhého bez toho, aby bola osoba nevyhnutne chorá.

Ukazuje sa, že existujú úplne zdraví ľudia s 99 telesnou teplotou.1 ° F, zatiaľ čo pre ostatných je normálne mať 98.6 ° F. Ten je priemerná hodnota pre všeobecnú populáciu.

Takže referenčné body stupnice Fahrenheita sa museli zmeniť pre bod mrazu vody, ktorý bol stanovený v 32 ° F a varenie v 212 ° FF. Nakoniec bola stupnica rozdelená do 180 rovnakých intervalov.

Môže vám slúžiť: Bethelgeuse

Konvertovať stupne fahrenheita na stupne Celzia

Z vyššie uvedenej rovnice vyplýva, že:

Tón_{° F} = (9/5) t_{° C} + 32

Rovnakým spôsobom to môžeme považovať za toto: Celzia Scale má 100 stupňov, zatiaľ čo stupnica Fahrenheita má 180 stupňov. Potom, pre každé zvýšenie alebo zníženie o 1 ° C, dochádza k zvýšeniu alebo poklesu o 1.8 ° F = (9/5) ° F

Príklad

Prostredníctvom vyššie uvedených rovníc nájdite vzorec, ktorý umožňuje odovzdávanie stupňov Fahrenheita na stupnici Kelvin:

Vedieť to: t_{° C} = T_{Klimatizovať} - 273 a nahradenie už odpočítanej rovnice máte:

Tón_{° C} = T_{Klimatizovať} - 273

Preto: Tón_{° F} = (9/5) (t_{Klimatizovať} - 273) + 32 = (9/5) t_{Klimatizovať} - 459.4

Kelvinová stupnica

Porovnanie váh Celzia a Kelvin v osvietenom teplomeri. Zdroj: Celsius_kelvin_estandar_1954.PNG: Homo LogosDerive Work: Kismalac/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)

William Thomson (1824-1907), Lord Kelvin, navrhol stupnicu bez ľubovoľných referenčných bodov. Toto je absolútna teplotná stupnica, ktorá nesie jeho meno, navrhnuté v roku 1892. Nemá žiadne záporné hodnoty teploty, pretože absolútna 0 je najnižšia možná teplota.

Pri teplote 0 K akýkoľvek pohyb molekúl úplne prestal. Toto je stupnica medzinárodného systému (SI), hoci stupnica Celzia sa tiež považuje za príslušenskú jednotku. Pripomeňme, že stupnica Kelvin nepoužíva „stupne“, takže akákoľvek teplota je vyjadrená ako numerická hodnota plus jednotka nazývaná „kelvin“.

Doteraz sa nedosiahla absolútna nula, ale vedci sa priblížili dosť.

V laboratóriách špecializovaných na nízke teploty sa im podarilo ochladiť vzorky sodíka na 700 nanokelvinov alebo 700 x 1010^-9 Kelvin. Na druhej strane, smerom k druhému koncu stupnice je známe, že jadrová explózia môže generovať teploty 100 alebo viac miliónov kelvinov.

Každý kelvin zodpovedá 1/273.16 častí teploty trojitej vody. Pri tejto teplote sú tri fázy vody v rovnováhe.

Stupnice Kelvin a Celsius a Fahrenheit Scales

Vzťah medzi váhami Kelvin a Celzia je -Dedondadeando 273.16 až 273-:

Tón_{Klimatizovať} = T_{° C} + 273

Podobne sa získava vzťah medzi stupnicami Kelvin a Fahrenheita:

Tón_{Klimatizovať} = 5 (t_{° F} + 459.4)/9

Stupnica

Rankine Scale navrhol William Rankine, inžinier narodený v Škótsku (1820-1872). Priekopník priemyselnej revolúcie, prispel k termodynamike. V roku 1859 navrhol absolútnu teplotnú stupni.

V tomto rozsahu je veľkosť stupňov rovnaká ako na stupnici Fahrenheita. Rankinova stupnica je označená ako R a ako v prípade stupnice Kelvin, jeho hodnoty sa nenazývajú stupne, ale Rankine.

Môže vám slúžiť: vzájomná indukčnosť: vzorec/koeficient, aplikácie, cvičenia

Teda:

0 k = 0 r = −459,67 ° F = - 273.15 ° C

Stručne povedané, tu sú potrebné konverzie, ktoré sa majú dostať na Rankine Scale z ktorejkoľvek z už opísaných:

Konverzie stupnice teploty Rankine. Zdroj: f. Zapata.

Stupnica Réaumur

Ďalšou predtým použitou teplotou je stupnica Réaumur, ktorá sa označuje ako stupne alebo °R. V súčasnosti je nepoužívaná, hoci sa v Európe veľa používa.

Vytvoril ho René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757) okolo roku 1731. Jeho odkazy sú: 0 ° R pre bod mrazu vody a 80 ° R pre bod varu.

Ako je vidieť, zhoduje sa s mierkou Celzia v nule, ale samozrejme nie v iných hodnotách. Súvisí s mierkou Celzia cez:

Tón_ºr= (4/5) Tón_{° C}

Existujú aj ďalšie ekvivalencie:

Tón_ºr= (4/5) (T_{Klimatizovať} - 273) = (4/9)(T_{° F}-32)= (4/5)(5.Tón_R/9 -273) = (4/9) t_R - 218.4

Vyriešené cvičenia

Cvičenie 1

Nájdite numerickú hodnotu, v ktorej sa stupnica Celzia zhoduje s stupnicou Fahrenheita.

Riešenie

Ako sme videli v predchádzajúcich častiach, tieto stupnice sa nezhodujú, pretože referenčné body sú rôzne; Je však možné nájsť hodnotu X, tak, že predstavuje rovnakú teplotu na oboch mierkach. Preto je rovnica prijatá:

Tón_{° C} = (5/9). Tón_{° F} - (160/9) = (5t_{° F} -160)/9

A keďže sa musia teploty zhodovať, potom sa musia zhodovať Tón_{° C}  = T_{° F} = x, Z toho vyplýva:

x = (5x - 160)/9

9x = 5x -160

4x = -160

x = - 40

Kedy Tón_{° C}  = -40 ° C, tiež Tón_{° F} = -40 ° F

Cvičenie 2

Para, ktorá vychádza z kotla, je pri teplote 610 °R. Nájdite teplotu v stupňoch Fahrenheita a v stupňoch Celzia.

Riešenie

Používajú sa preto rovnocennosti, ktoré sa nachádzajú v časti stupnice Réaumur: Tón_{° C}=(5/4) Tón_ºr = (5/4). 610 ° C = 762.5 ° C.

Môžete zmeniť túto hodnotu, ktorá sa zistila, že sa posunie na stupne Fahrenheita, alebo použiť inú z vyššie uvedených konverzií:

Tón_{° F} = (9/5) t_{° C} + 32 = (9/5) 762.5+ 32 ° C = 1404.5 ° F

Alebo tento ďalší, ktorý poskytuje rovnaký výsledok: Tón_ºr = (4/9)(T_{° F} - 32)

Vyčistí: Tón_{° F} = (9/4) t_ºr + 32 = (9/4) 610 + 32 ° F = 1404.5 ° F.

Zhrnutie konverzií

Stručne povedané, nasledujúca tabuľka uľahčuje konverzie pre všetky opísané stupnice:

Konverzia pre skrinky pre teplotné stupnice. Zdroj: f. Zapata.

Odkazy

1. Teplotné stupnice. Získané z: Thales.CICA.je.
2. Rytier, r.  2017. Fyzika pre vedcov a inžinierstvo: Strategický prístup. Pearson.
3. Kraly, b. 2012. Fyzická veda. McGraw Hill.
4. Wikipedia. Celsius. Obnovené z: je.Wikipedia.orgán
5. Wikipedia. Fahrenheit. Obnovené z: je.Wikipedia.orgán.
6. Wikipedia. Rohovský. Obnovené z: je.Wikipedia.orgán.