История
Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества - теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково - градусами.
Из того, что температура - это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (т.е. в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах - градусах.
Шкала Кельвина
В термодинамике используется шкала Кельвина, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела), а один кельвин равен 1/273.16 расстояния от абсолютного нуля до тройной точки воды (состояния, при котором лёд, вода и водяной пар находятся в равновесии). Для пересчета кельвинов в энергетические единицы служит постоянная Больцмана. Используются также производные единицы: килокельвин, мегакельвин, милликельвин и т.д.
Шкала Цельсия
В быту используется шкала Цельсия, в которой за 0 принимают точку замерзания воды, а за 100° точку кипения воды при атмосферном давлении. Поскольку температура замерзания и кипения воды недостаточно хорошо определена, в настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: градус Цельсия равен кельвину, абсолютный ноль принимается за −273,15 °C. Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия - особая точка для метеорологии , поскольку замерзание атмосферной воды существенно всё меняет.
Шкала Фаренгейта
В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. В этой шкале на 100 градусов раздёлен интервал от температуры самой холодной зимы в городе, где жил Фаренгейт, до температуры человеческого тела. Ноль градусов Цельсия - это 32 градуса Фаренгейта, а градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.
В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F - 32), то есть изменение температуры на 1 °F соответствует изменению на 5/9 °С. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724.
Шкала Реомюра
Предложенна в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.
Единица - градус Реомюра (°R), 1 °R равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками - температурой таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R)
1 °R = 1,25 °C.
В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.
|
Пересчёт температуры между основными шкалами |
|||
|
Кельвин |
Цельсий |
Фаренгейт |
|
|
Кельвин (K) |
С + 273,15 |
= (F + 459,67) / 1,8 |
|
|
Цельсий (°C) |
K − 273,15 |
= (F − 32) / 1,8 |
|
|
Фаренгейт (°F) |
K · 1,8 − 459,67 |
C · 1,8 + 32 |
|
Сравнение температурных шкал
|
Описание |
Кельвин | Цельсий |
Фаренгейт |
Ньютон | Реомюр |
|
Абсолютный ноль |
−273.15 |
−459.67 |
−90.14 |
−218.52 |
|
|
Температура таяния смеси Фаренгейта (соли и льда в равных количествах) |
255.37 |
−17.78 |
−5.87 |
−14.22 |
|
| Температура замерзания воды (нормальные условия) |
273.15 |
||||
|
Средняя температура человеческого тела ¹ |
310.0 |
36.8 |
98.2 |
12.21 |
29.6 |
|
Температура кипения воды (нормальные условия) |
373.15 |
||||
| Температура поверхности Солнца |
5800 |
5526 |
9980 |
1823 |
4421 |
¹ Нормальная температура человеческого тела - 36.6 °C ±0.7 °C, или 98.2 °F ±1.3 °F. Приводимое обычно значение 98.6 °F - это точное преобразование в шкалу Фаренгейта принятого в Германии в XIX веке значения 37 °C. Поскольку это значение не входит в диапазон нормальной температуры по современным представлениям, можно говорить, что оно содержит избыточную (неверную) точность. Некоторые значения в этой таблице были округлены.
Сопоставление шкал Фаренгейта и Цельсия
( o F - шкала Фаренгейта, o C - шкала Цельсия)
|
o F |
o C |
o F |
o C |
o F |
o C |
o F |
o C |
|||
|
459.67 |
273.15 |
60 |
51.1 |
4 |
20.0 |
20 |
6.7 |
Для перевода градусов цельсия в кельвины необходимо пользоваться формулой T=t+T 0 где T- температура в кельвинах, t- температура в градусах цельсия, T 0 =273.15 кельвина. По размеру градус Цельсия равен Кельвину.
Наверняка, вы не раз видели термометры с обозначением градусов по Фаренгейту: на них наряду с одной шкалой, которая измеряет температуру по Цельсию, есть еще одна с буквой F. И, наверняка, вы не раз удивлялись, почему эта шкала Фаренгейта такая странная, почему там температура выше нашей, к которой мы привыкли — например, 0 градусов у нас по Фаренгейту будет 32 градуса. Этот вопрос мы еще разберем, а пока разберемся с тем, как переводить из шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия и наоборот — переводить температуру по Цельсию в систему Фаренгейта.
Как переводить из Фаренгейта в Цельсия?
Переводить градусы из Фаренгейта в Цельсий несложно, делается это по формуле:
(F — 32) : 1,8 = С
где F — это температура по Фаренгейту, а С — по Цельсию. Например, 68 градусов по Фаренгейту — сколько это по-нашему, по Цельсию? Вычисляем по формуле:
(68 — 32) : 1,8 = 20
Итак, 68 градусов по Фаренгейту — это 20 градусов Цельсия.
Для интереса возьмем еще одно число. У американского фантаста Рэя Бредбери есть роман под названием «451 градус по Фаренгейту». Сколько это будет?
(451 — 32) : 1,8 = 232,77
Ответ на вопрос, почему роман так называется, будет чуть ниже.
Как переводить из Цельсия в Фаренгейт?
Теперь формула для перевода градусов Цельсия в градусы по Фаренгейту:
(С * 1,8) + 32 = F
Давайте вычислим температуру здорового человеческого тела — 36,6 ° C — в градусах Фаренгейта:
(36,6 * 1,8) + 32 = 97,88
То есть, температура здорового человека в градусах Фаренгейта будет составлять 97,88.
Как говорится, а в Фаренгейтах мы гораздо теплее!
Ну и для тех, кто хочет быстро, без всякой математики, вычислить необходимую температуру в фаренгейтах и цельсиях, проект «Даю справку!» предлагает калькулятор перевода температур Фаренгейта в Цельсий и наоборот.
Калькулятор Фаренгейт-Цельсий
Почему и где используют Фаренгейт?
Пользуясь различными приборами, мы даже и не задумываемся, что совсем недавно многих из них не существовало. Современные термометры, градусники появились исследованиям, таланту выдающихся ученых прошлого, таких, как Габриель Фаренгейт и Андерс Цельсий.
В 1665 двум ученым — голландскому физику Христиану Гюйгенсу и английскому естествоиспытателю, изобретателю Роберту Гуку — пришла идея использовать для создания температурной шкалы температуру таяния льда (точка замерзания воды) и кипения воды. Все дальнейшие исследователи и изобретатели шли по этому пути.
В 1724 году немецкий физик Даниель Габриель Фаренгейт (нем. Daniel Gabriel Fahrenheit, годы жизни 1686 — 1736) - немецкий физик предложил изобретенные им термометр и шкалу на суд общества. В том же году он стал членом Королевского общества — ведущего научного сообщества Великобритании. Шкала Фаренгейта была принята официально по всей Англии и во всех ее колониях.
Даниель Габриель Фаренгейт (нем. Daniel Gabriel Fahrenheit, годы жизни 1686 — 1736)
Потребность в другой шкале, такой как Цельсия, появилась впоследствии из-за неточности, непродуманности шкалы Фаренгейта. Интересно, что для создания шкалы Г. Фаренгейт использовал три отправные точки, две из которых изначально были неточны. За ноль он принял зимнюю температуру 1709 года в своем родном городе Данциге, которая была необычайно холодной — для этого он погружал изобретенный им термометр в смесь снега с нашатырем и солью.
А 100 градусов в его шкале соответствовали температуре здорового человека. Однако, как мы вычисляли выше, эта температура составляет чуть больше 97 градусов, а не 100. Дело в том, что за температуру тела здорового человека он принял температуру жены, у которой в тот момент начинался воспалительный процесс из-за начинавшейся простуды, т.е. ее температура в тот момент была несколько выше температуры тела здорового человека.
Третья отправная точка — температура таяния льда — соответствовала 32 градусам.
18 лет спустя, в 1742 году шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий (швед. Anders Celsius, годы жизни 1701-1744) предложил новую температурную шкалу. Однако, она отличалась от нашей тем, что за 0 принималась температура кипения воды, а за 100 градусов — точка ее замерзания. Также шкала первоначально не называлась по имени ее создателя, а просто была «стоградусной шкалой», что по французски и английски звучало как Centigrade.
Шкалу наоборот перевернул другой шведский ученый Карл Линней в 1745 году. Теперь в ней ноль был точкой замерзания воды, а 100 градусов — температурой ее закипания.
Почему же при неточностях шкалы Фаренгейта она до сих пор используется? Все дело в консерватизме американцев и… желании сэкономить. Америка когда-то была британской колонией и как следствие — восприняла шкалу Фаренгейта. Теперь США являются ведущей страной мира и задают тон во многих областях жизни, в том числе и такой, казалось бы, малозаметной, как производство термометров. Именно в США преимущественно используется шкала Фаренгейта. Также шкала Фаренгейта используется на Багамах, на Каймановых островах, в Палау, Белизе, однако они погоды не делают. В США в 70-80 годы работала комиссия по переходу на метрическую систему, в которой используется в том числе и градус Цельсия, а не Фаренгейта. Даже Конгресс издал специальный акт о переходе на метрическую систему. Однако, экономисты подсчитали, что переобучение персонала, переписывание учебников, чертежей, различной технической документации, знаков и много другого потребует миллиарды долларов. Рекомендации комиссии не носили обязательного характера — предполагалось, что переход на метрическую систему будет осуществляться добровольно. А впоследствии комиссия и вовсе была распущена.
Почему книга «451 градус по Фаренгейту» так называется?
Рэй Бредбери и «451 градус по Фаренгейту»
Название книги расшифровывается в ее эпиграфе: «451 градус по Фаренгейту — температура, при которой воспламеняется и горит бумага» . Мы уже выяснили, что 451 градус по Фаренгейту — это примерно 232,77 по Цельсию. Более точную цифру вам покажет калькулятор перевода шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия, который имеется в статье выше по тексту.
Произведение американского фантаста Рэя Бредбери описывает мир будущего, в котором книги под запретом, они сжигаются специальными бригадами пожарных. При этом, любого, у кого обнаружат книгу, арестовывают, отправляют в сумасшедшие дома, а дом такого «преступника» также сжигается. Людям подается только визуальная информация, через телевидение — это общество, которое разучилось думать и потеряло душевную связь друг с другом. Сам автор говорит, что своим произведением он предупреждает об опасности государственной цензуры, одуряющем влиянии СМИ.
Знать температуру своего тела, воздуха за окном, воды, наполняющей ванну или бассейн, и множества других явлений и предметов, окружающих современного человека, стало делом привычным, а процесс измерения - простым и доступным каждому. Если задать вопрос о том, какая температура у кого-то или чего-то, едва ли цифры, названные в ответ, вызовут недоумение, оказавшись абсолютно нехарактерными.
Причиной этому - распространенная практически во всем измерения данной физической величины по шкале Цельсия. Однако в США, Канаде, Англии и ряде других стран распространено в быту определение температуры по системе Фаренгейта. Чтобы понимать друг друга, достаточно представлять диапазон каждой шкалы и их соотношение по Фаренгейту и Цельсию.
Объект измерения, или что такое температура?
Термин происходит от слова temperature (в переводе с латинского - "нормальное состояние/смещение"). С точки зрения физики - это величина, которая характеризует подвижность молекул вещества, его внутреннюю энергию. Чем быстрее движутся частицы, чем больше они сталкиваются друг с другом - тем выше температурное значение. Отсюда и что при нагревании объем тел и веществ увеличивается. Но температура и тепло - не тождественные понятия. Разогретые до одинаковых температурных показателей тела обладают разной способностью нагревать сторонние объекты (пример - отличие скорости закипания чайника на маленькой и большой конфорке).
Изобретение Даниэля Габриэля Фаренгейта
Голландский физик, родившийся в 1686 году в польском городе Гданьске, рано начал научную деятельность. Он собственноручно собирал измерительные приборы и в возрасте 23 лет изобрел а спустя 5 лет - ртутный. В 1724 году Фаренгейт предложил научному сообществу свою систему измерения температур. Позже она претерпела некоторые изменения. Целью ученого было создать шкалу без отрицательного значения, поэтому за ноль он принял самую низкую температуру, известную в то время - плавления смеси льда, воды и нашатырного спирта. Для определения одного деления на термометре - градуса - физик использовал диапазон между показателем таяния льда и кипения воды, разделив его на 180 равных частей.
Система Андреса Цельсия
Родившийся в 1701 году в Швеции астроном, геолог и метеоролог предложил свою шкалу в 1742 году. В качестве ноля изначально использовалась температура кипения воды, а за 100 градусов - ее таяния. Направление самой распространенной ныне в мире шкалы было изменено современником Цельсия Карлом Линнеем в год смерти ее автора - 1744. Таким образом она приобрела свой актуальный вид. Температуры более низкие, чем точка таяния льда, измеряются по такому же принципу, как и высокие, но имеют отрицательное значение.
Соотношение шкалы Фаренгейта и Цельсия
Показательными для сравнения двух систем будут известные всем стандарты температур - кипение воды, таяния льда, норма для здорового человеческого тела.
Цифры будут следующими - 100°, 0° и примерное среднее значение в диапазоне от 36 до 37° на шкале Цельсия. По Фаренгейту соотношение будет следующим - 212°, 32° и приблизительно 98°. Одним из ключевых понятий в измерении температуры является абсолютный ноль - теоретическое значение, являющейся точкой отсчета и эталоном для любых использования систем. Эта величина характеризуется отсутствием движения частиц материи. В соотношении Цельсия и Фаренгейта это показатели равные -273,15 и -459,67 градуса.
Осуществить перевод значений одной системы в другую достаточно просто. Для такого арифметического преобразования существует формула, используемая в двух направлениях (в зависимости от изначального показателя). Соотношение и Цельсия равно 1: 5/9.
Таким образом, для перевода показаний термометра Фаренгейта в систему Цельсия необходимо от исходного значения отнять 32 и умножить на 5/9.
Соответственно, обратное преобразование осуществляется по формуле в которой данные шкалы Цельсия умножают на 5/9 и прибавляют 32.
Для понимания обеих систем и использования их в быту совсем не обязательно применять математические расчеты каждый раз. Если использование малознакомой системы необходимо - достаточно немного попрактиковаться, и примерное значение данных в соотношении Фаренгейта и Цельсия будет легко определяться «на слух».
Температура - это физическая величина, характеризующая термодинамическое состояние объекта. В настоящее время для измерения температуры принято несколько основных способов.
Температура по Цельсию
В России и ряде других стран, включая европейские, наиболее распространенным параметром, используемым для измерения температуры, является градус Цельсия. Он получил свое название по имени автора этой температурной шкалы Александра Цельсия, который выдвинул свое предложение в 1742 году.Первоначально идея Цельсия базировалась на основных агрегатных состояниях воды: так, температура ее замерзания была принята за 0 градусов. Таким образом, температуры ниже 0, то есть те, при которых вода находится в твердом состоянии, были отнесены к отрицательным температурам. Температура кипения воды была принята за 100 градусов: эти опорные точки позволили рассчитать диапазон, составляющий 1 градус Цельсия.
Впоследствии была разработана шкала Кельвина, принимающая абсолютный ноль, то есть минимальную физически возможную температуру, за 0 градусов по Кельвину (или 0 ), шкалы Кельвина и Цельсия были приведены в соответствие между собой. Теперь для того, чтобы установить температуру вещества в градусах Цельсия, нужно к температуре по шкале Кельвина прибавить 273,15.
Температура по Фаренгейту
Немецкий ученый Габриэль Фаренгейт разработал свою шкалу практически одновременно с Цельсием: в 1724 году. Он, как и Цельсий, принимал во внимание состояния воды, однако обозначал их другими цифрами. Так, воды по шкале Фаренгейта составляет 32 градуса, а температура кипения - 212 градусов. Исходя из этого температурного диапазона была измерена величина одного , который составляет 1/180 разницы между точками замерзания и кипения воды в градусах.Соотношение температуры по Цельсию и по Фаренгейту
Для осуществления температурных значений из шкалы Цельсия в шкалу Фаренгейта и обратно существуют специальные формулы: так, температура по Цельсию=(температура по Фаренгейту - 32)*5/9. Например, 120 градусов по Фаренгейту в соответствии с этой формулой будут равны 48,9 градусов Цельсия.Для обратного перевода можно воспользоваться следующей формулой: температура по Фаренгейту=температура по Цельсию*9/5+32. Например, 20 градусов Цельсия по этой формуле будут соответствовать 68 градусам по Фаренгейту. При этом обе указанных формулы можно использовать и для перевода в шкалу Фаренгейта отрицательных температур по Цельсию.
Загрузка...
