Единица измерения температуры физического тела

Единица измерения температуры

Температура представляет собой одну из основных величин Международной системы единиц (СИ); единица измерения температуры является одной из основных единиц в этой системе.

Единица СИ температуры : [Т] = кельвин (К).

1 кельвин равен 1/273.16 части температуры тройной точки чистой воды.

Шкалы температуры

Наряду с этим температура измеряется по международной стоградусной шкале в градусах Цельсия (°С).

В Великобритании и Северной Америке употребляется также градус Фаренгейта.

Нулевая точка по шкале Кельвина соответствует наинизшей теоретически возможной температуре (абсолютный нуль температуры).

Нулевая точка по шкале Цельсия соответствует точке затвердевания воды. Более низкие температуры по этой шкале — отрицательны.

Один кельвин равен по своей величине одному градусу Цельсия.

Таким образом, шкалы Кельвина и Цельсия просто смещены друг относительно друга.

T	температура в Кельвинах (К), или абсолютная температура,	K
t	температура в градусах Цельсия,	°С
T0	273.15 К нулевая точка по шкале Цельсия (точка затвердевания воды),	K

Температура — единственная физическая величина, имеющая два обозначения (T или t) в зависимости от применяемых единиц. Если оба обозначения встречаются в одном уравнении, то сокращать их нельзя!

Разности температур ΔT и Δt выражаются в Кельвинах (К).

Разность температур: по шкале Цельсия Δt также выражается в градусах Цельсия (°С).

Кельвин и градус Цельсия можно сокращать, если они применяются для обозначения разности температур.

В сочетании с градусом Цельсия не используются множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц, перечисленные в таблице Кило, Мега, Гига.

Источник

Измерение температуры и что такое температура.

В быту и на производстве мы часто обращаемся к «температуре» и «измерение температуры» «термометрами»:

— меряем температуру тела;

— смотрим на уличный термометр за окном, чтобы решить как одеться;

— контроль технологических или химических процессов.

Обычно под температурой мы понимаем просто степень нагретости тела: горячо — жарко, холодно — тепло.

Для точного измерения температуры в рамках какого-либо технологического процесса необходимо создать измерительную систему с учетом всех влияющих факторов. Тот же процесс инкубации яиц, чтобы вывести яйца в инкубаторе необходимо регулировать температуру.

Из четырёх величин Международной системы единиц (СИ), неразрывно связанных с человеческой деятельностью: массой, длиной, временем и температурой, последняя оставалась полной загадкой для человечества вплоть до 18 века.

Но и сегодня не все , кто пользуется различными средствами измерения температуры, понимают , что же они измеряют .

То же давление легко воспринимается, так как оно связано с силой и может быть без труда определено количественно. С температурой невозможно связать количественную величину.

Теория (кратко).

В быту мы оцениваем температуру по ощущениям: горячо, тепло, холодно. Казалось бы, если одно тело горячее другого, то и его температура должна быть больше. Но это не так. Попробуйте взять в разогретой сауне в руку деревянный ковшик и металлический ковшик. Совершенно разные ощущения, хотя температура одна. Но если мы хотим сравнить температуру одинаковых по своей природе объектов, то можем сделать это с высокой точностью.

Рукой можно определить, повышена ли температура другого человека, фактически измерить её с точностью ±0,5⁰С. Также находясь в помещении можно с точностью до 1…2⁰С определить температуру воздуха. Человек хорошо чувствует этот физический параметр и в то же время мало кто сможет чётко сказать, что же это такое — температура.

Совершенно обратная ситуация с влажностью воздуха: очень трудно определить влажность воздуха по своим ощущениям. Однако эта характеристика прекрасно понимается в количественном выражении – это количество молекул воды в единице объёма.

Существуют несколько определений температуры. Одно из них наиболее близкое людям, занимающимся практическими измерениями и исходит из нулевого закона термодинамики:

если два тела находятся в состоянии теплового равновесия, то они имеют одинаковую температуру.

Таким образом, если мы обеспечим хороший тепловой контакт термометра с измеряемой средой, то по прошествии некоторого времени, необходимого для установления теплового равновесия, температуры термометра и среды будут одинаковы. Естественно, что данный вывод будет верен, только если наша система изолирована от других тел и не совершается никакой работы.

Ну а само понимание физической природы температуры приходит только после изучения статистической механики, где температура представлена как мера кинетической энергии тела.

Для корректного изложения вопросов измерения температуры необходимо дать ее точное физическое определение.

Температура — физическая величина, количественно характеризующая меру средней кинетической энергии теплового движения молекул какого-либо тела или вещества.

Из определения температуры следует, что она не может быть колличественно измерена непосредственно и судить о ней можно по изменению других физических свойств тел (объема, давления, электрического сопротивления, термоЭДС, интенсивности излучения и т.д.).

В зависимости от диапазона измеряемых температур различают две основные группы методов измерения:

• контактные (собственно термометрия) — жидкостные, манометрические, термоэлектрические термометры, термометры сопротивления и др.
• безконтактные (пирометрия или термометрия излучения), применяемые в основном для измерения очень высоких температур — для измерения криогенных температур используются также газовые, акустические и магнитные термометры.

Кроме того, в системах, не требующих высокой точности измерений, в определенном диапазоне температур широко используются полупроводниковые датчики температуры на диодах, транзисторах и специальных интегральных микросхемах.

Историческая справка.

Первое достоверно известное устройство для измерения температуры было создано Г. Галилеем около 1595 г. Этот прибор (термоскоп) использовал явление изменения объема газа при нагревании и охлаждении. Однако этот прибор (и последующие аналоги) имел большой недостаток: его шкала была относительной и показания не могли быть выражены в численной форме.

Крупным шагом в развитии термометрии было введение изобретателем ртутного термометра Г.Фаренгейтом (G. Fahrenheit) в начале 18 века первой температурной шкалы, названной его именем, опирающейся на две опорные точки. В качестве нижней опорной точки (0°F) он использовал температуру замерзания солевого раствора, самую низкую воспроизводимую в то время, а в качестве верхней точки температуру тела человека (96°F — в старину было удобнее считать дюжинами). Сам изобретатель определял вторую эталонную точку как температуру под мышкой здорового англичанина.

Привычная нам десятичная температурная шкала была предложена А. Цельсием (A. Celsius) в 1742 году. В качестве опорных точек для нее используются температура плавления льда (0°C) и температура кипения воды (100°C).

Наконец, в начале 19 века английским ученым лордом Кельвином (Kelvin) была предложена универсальная абсолютная термодинамическая температурная шкала, ставшая стандартной в современной термометрии. Одновременно Кельвин обосновал понятие абсолютного нуля температуры.

Перевести температуру из одной шкалы в другую можно с помощью следующих простых соотношений:

0°C соответствует 32°F и 273,15 К,

а 100°C — 212°F и 373,15 К.

Выбор между этими опорными точками 100 делений у шкалы Цельсия и 180 делений у шкалы Фаренгейта является чисто условным (как, впрочем, и выбор самих опорных точек).

Для обеспечения единства измерений температуры в качестве международного стандарта в 1968 году принята Международная Практическая Температурная Шкала МПТШ68 (в настоящее время в качестве стандарта принята уточненная в 1990 году версия шкалы ITS90), использующая в качестве опорных точек температуры изменения агрегатного состояния определенных веществ, которые могут быть воспроизведены. Кроме того, стандарт определяет типы образцовых средств измерения во всем диапазоне температур.

Перечень основных фиксированных точек МПТШ68

Наименование	Температура, К	Образцовое средство измерения
Точка затвердевания золота	1337,58	свыше 1337,58 К — спектральный пирометр
Точка затвердевания серебра	1235,08	от 903,89 К до 1337,58 К — термопара платина/платина%родий (10% Rh)
Точка затвердевания цинка	692,73	от 13,81 К до 903,89 К — платиновый термометр сопротивления
Точка кипения воды	373,15
Тройная точка воды	273,16
Точка кипения кислорода	90,188
Тройная точка кислорода	54,361
Точка кипения неона	27,102
Точка кипения равновесного водорода	20,28

Принято считать, что первый термометр, работающий на расширении воздуха, был изобретён Галилеем примерно в 1592 г. А в 1641 году появился первый, реально работающий спиртовой стеклянный термометр, созданный герцогом Тосканским. С этого момента началось быстрое развитие термометрии. В начале 18-ого века Фаренгейт первым изготовил ртутный стеклянный термометр и предложил температурную шкалу, в которой одной из фиксированных точек служила температура человеческого тела, которую он принял за 96 градусов, а другой – температура таяния льда -32 градуса. Ну а кульминационной точкой в развитии практической термометрии явилось принятие в 1927 году Международной температурной шкалы МТШ-27. В дальнейшем температурная шкала совершенствовалась и расширялась практически до 0 К.

Температура — параметр, который можно измерить только косвенно, по изменению других физических параметров. Термометрию различают на первичную и вторичную. В первичной термометрии температура явно описывается через другие физические параметры, например для газовых термометров это давление и объём. Примерами вторичных термометров являются термометры сопротивления и термопары. В промышленности термометры сопротивления и термопары являются основными средствами контроля температуры, закрывая диапазон измерения от минус 200 до + 2500⁰С и более.

В последнее время платиновые термосопротивления активно начали вытеснять медные и термопары . Связано это с появлением на рынке недорогих платиновых плёночных термочувствительных элементов, которые в отличие от медных являются более стабильными и работают в более широком диапазоне температур. А по сравнению с термопарами — обеспечивают более высокую точность измерения и не требуют использования дорогого термокомпенсационного кабеля.

Однако в России медные термометры до сих пор находят широкое применение. Одно из основных преимуществ меди — это очень хорошая линейная зависимость её сопротивления от температуры в диапазоне от минус 50 до + 200⁰С и более высокая чем у платины чувствительность. Свыше 200⁰С медь начинает очень быстро окисляться на воздухе, поэтому обычно верхний предел измерения для медных термосопротивлений устанавливается до 180⁰С. При производстве используется проволока диаметром от 30 до 80 мкм. При дальнейшем уменьшении диаметра стоимость проволоки резко возрастает, а изготовление термосопротивления с заданными параметрами становится проблематичным.

Также следует обращать внимание на максимальный измерительный ток. Например, для термометров сопротивления, изготовленных из проволоки диаметром 30 мкм уже при токе 0,2мА становится заметным явление саморазогрева от протекающего тока, а значит, использование таких термометров с большинством измерительных приборов становится невозможным. Обычно диаметр используемой проволоки определяется исходя из диаметра зонда, в который будет устанавливаться проволочный чувствительный элемент. Например, для зонда диаметром 2 мм используют проволоку диаметром 30 мкм, 4 мм – 40 мкм, 5…6 мм – 50 мкм, 8…10 мм- 80 мкм.

Большое значение имеет схема соединения проводников термосопротивления. Различают три основных схемы: 2-х, 3-х и 4-х проводную.

При двухпроводной схеме к сопротивлению ЧЭ добавляется сопротивление внешних проводов, что приводит к появлению дополнительной погрешности измерения. Ясно, что такой способ можно использовать только для ЧЭ с большим сопротивлением. Из наиболее употребляемых — это Pt1000. Легко подсчитать, что для обеспечения точности измерения 0,1⁰С общее сопротивление внешних проводников не должно быть больше 3,8 Ом.

В трёхпроводной схеме подключения автоматически из полного сопротивления вычитается сопротивление внешних проводов. Но это только в случае, если сопротивление проводников 1 и 2 трёхпроводной схемы равны между собой. Тем не менее, 3-х проводная схема подключения термосопротивлений на сегодняшний момент является самой популярной. Практически все вторичные приборы (измерители, регуляторы) имеют входные цепи, рассчитанные под эту схему. Трёхпроводная схема позволяет увеличить расстояние от датчика до прибора до 50…100 метров. При этом не обязательно, чтобы сам термометр сопротивления был изготовлен по 3-х проводной схеме. Можно использовать и датчики с двумя клеммами, подключив к одной клемме один провод, а ко второй – два.

Четырёхпроводная схема используется в основном только для точных измерений и в эталонных приборах. Данная схема позволяет автоматически компенсировать влияние на результат измерения не только сопротивления проводников, но и ЭДС в местах контактов.

Советы при выборе и монтаже термометров сопротивления

Есть банальные истины, которыми нужно руководствоваться при выборе подходящего датчика температуры. Конечно же, нужно в первую очередь обратить внимание на диапазон измерения и точность. Во-вторых, нужно решить вопрос с основным конструктивным исполнением: в клеммной головке, или с кабельным выводом. Датчики с кабельным выводом более миниатюрны и менее инерционны. Они уже полностью готовы к подключению к вторичному прибору. Но вышеперечисленные преимущества одновременно являются и их недостатками. Миниатюрный корпус – следовательно, небольшой размер чувствительного элемента и малый измерительный ток. Жёстко присоединённый кабель несёт за собой худшую, чем для датчиков в клеммной головке степень защиты от воды. Эти датчики заведомо дороже из-за высокой стоимости применяемого высокотемпературного кабеля. Они менее надёжны при механических воздействиях опять-таки из-за наличия кабеля. С термосопротивлением в клеммной головке не обязательно использовать высокотемпературный кабель. Минус этих датчиков в одном – габаритных размерах, что бывает важно в ряде случаем.

При монтаже датчика температуры нужно максимально увеличить его тепловой контакт с контролируемой средой и одновременно уменьшить отток тепла от места подключения. Необходимо помнить, что чувствительный элемент имеет конечную длину, поэтому глубина погружения датчика должна быть как минимум на несколько диаметров зонда больше, чем длина ЧЭ. При монтаже датчиков контроля поверхности очень важно место соединения предварительно смазать каким-либо вязким веществом. Также важно обеспечить тепловой контакт кабеля с контролируемым объектом, чтобы минимизировать отвод тепла от ЧЭ датчика по кабелю. Ещё лучше, если и датчик и подводящий кабель будут закрыты хорошим теплоизолятором, например пенополиуретаном, или пенополиэтиленом.

Датчики температуры воздуха лучше устанавливать в тех местах помещения, которые наиболее важны для контроля. При плохой конвекции воздуха в помещении градиент температуры может составить до 5-ти и более градусов.

При экспресс контроле температуры поверхности теплоёмкость датчика должна быть минимальной. Дело в том, что самое большое зло при контактном способе измерения температуры поверхности состоит в том, что датчик уменьшает температуру поверхности в месте установки. Процесс восстановления начальной температуры может идти очень долго, что зачастую приводит к неправильным результатам и выводам. Примером может служить ситуация с «занижением» показаний медицинских электронных термометров.

По сравнению с термометрами сопротивления термопары обладают рядом очень больших преимуществ и таких же больших недостатков. По большому счёту эти два класса приборов очень органично дополняют друг друга. И задача киповца — определить, какой датчик температуры ему нужен для той или иной задачи.

Термопары имеют очень большой диапазон рабочих температур. При этом, чем больше максимальная рабочая температура термопары, тем меньше её чувствительность. С этим фактом связан большой ассортимент применяемых термопар. При помощи термопар можно измерять температуру очень маленьких объектов. Для этого достаточно сварить между собой две термоэлектродные проволоки маленького диаметра. Естественно, что такая термопара имеет и очень незначительную инерционность. Термопара из недрагоценных металлов малой длины дешевле термосопротивления. Однако при увеличении длины стоимость её значительно возрастает. В то же время термопары значительно уступают термосопротивлениям в точности измерения. Связано это с рядом причин. Сигнал с термопары значительно более нелинеен. Для получения абсолютной измеренной температуры необходимо знать температуру холодного спая термопары. А это означает, что общая погрешность измерения сложится из двух: погрешности измерения разности температур рабочего и холодного спая термопары и погрешности измерения температуры холодного спая. На практике же всё ещё сложнее. Очень непросто измерить с хорошей точностью температуру выводов термопары на входе вторичного прибора. На практике эта погрешность составляет около 1⁰С. При измерении высоких температур значение данной погрешности несколько нивелируется.

Советы по выбору и применению термопар

Для использования в диапазоне до +200⁰С лучше применять платиновые или медные термосопротивления. В случае контроля температуры очень небольшого объекта малой теплоёмкости можно использовать термопару медь-константан, которая замечательна тем, что очень легко сваривается над поверхностью раствора медного купороса, имеет самую высокую чувствительность и очень низкую стоимость.

Для диапазона до +800⁰С в России используется термопара ХК(L) хромель-копель. Данные термопары имеют очень высокую чувствительность в широком диапазоне начиная от -200⁰С. В других странах данный тип термопары не применяется. Самыми популярными в промышленности являются термопары типа ХА(К) хромель-алюмелевые. Теоретический диапазон их использования составляет от -200 до +1300⁰С. Термопары типа К замечательны хорошей линейностью характеристики от 0 до 1000⁰С. В реальности наиболее высокотемпературные термопары работают до 1100⁰С. Так как при высокой температуре от +800⁰С термоэлектродные проволоки начинают активно окисляться, то единственным путём увеличить срок службы термопары и температуру эксплуатации является увеличение диаметра термоэлектродных проволок до 2…3 мм. При температуре выше 800⁰С нержавеющую сталь кожуха меняют на специальную высокотемпературную сталь или керамику.

Для измерения температуры вплоть до +1700⁰С применяют термопары, изготовленные из драгоценных металлов платиновой группы. Они отличаются высокой стабильностью параметров, но имеют крайне низкую чувствительность при низких температурах и очень высокую стоимость. Наиболее высокотемпературные термопары – вольфрам-рениевые. Но они не могут работать в окислительной атмосфере при температуре уже выше 500⁰С. Оболочку этих датчиков необходимо наполнять инертным газом. Так как герметичный корпус для высоких температур изготовить проблематично, то для продолжительной работы по внутренней полости этих термопар постоянно пропускают инертный газ.

Для контроля температуры поверхности или воздуха лучше применять гибкую термопару без защитного чехла. Для контроля поверхности нужно обеспечить хороший тепловой контакт с поверхностью не только рабочего конца термопары, но и термоэлектродов на расстоянии не менее 50 мм, чтобы уменьшить теплоотвод от места контроля. При использовании термопары при высокой температуре в окислительной или агрессивной атмосфере может наблюдаться деградация параметров, связанная с окислением и изменением химического состава термоэлектродов. Необходимо периодически контролировать качество термопары хотя бы по её полному сопротивлению постоянному току. Для использования в экстремальных условиях в течение непродолжительного времени существуют ТП разового применения и ТП кратковременного применения.

Источник

Единицы измерения температуры

Международная система единиц (СИ)

В международной системе единиц (СИ), единицами измерения температуры являются градус Кельвина и градус Цельсия.

Система Кельвина была предложена в 1848 году. Начало шкалы является абсолютным нулем и равно -273.15 градусам Цельсия. Основатель системы — английский физик Уильям Томсон, которому было позднее пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский.

Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры. В этой системе 0 градусов соответствует температуре замерзания воды, а 100 градусов − точке кипения воды.

Шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273.15 градуса, и пересчитываются следующим образом:

• Температура по Цельсия = Температура по Кельвину — 273.15
• Температура по Кельвину = Температура по Цельсия + 273.15

Шкала Фаренгейта

Температура в США и в некоторых других англоязычных странах измеряется в градусах Фаренгейта.

В 1724 немецкий учёный Габриель Фаренгейт, предложил эту шкалу для измерения температуры. На шкале Фаренгейта точка таяния льда равна +32 °F, а точка кипения воды +212 °F.

Формула для перевода из градусов Цельсия в Фаренгейты имеет следующий вид:

• Температура по Цельсия = (Температура по Фаренгейту — 32) * 5 / 9
• Температура по Фаренгейту = Температура по Цельсия * (9 / 5) + 32

Шкала Ранкина

Шкала Ранкина — температурная шкала, названа по имени шотландского физика Уильяма Ранкина.

Используется в англоязычных странах для инженерных термодинамических расчётов. Начинается при температуре абсолютного нуля, а точка замерзания воды соответствует 491,67°Ra, точка кипения воды 671,67°Ra. Число градусов между точками замерзания и кипения воды по шкале Фаренгейта и Ранкина одинаково и равно 180.

Формула для перевода из градусов Цельсия в Ранкина имеет следующий вид:

• Температура по Цельсия = (Температура по Ранкину — 491.67) * 5 / 9
• Температура по Ранкину = (Температура по Цельсия + 273.15) * (9 / 5)

Шкала Реомюра

В шкале Реомюра температура замерзания и кипения воды приняты за 0 и 80 градусов, соответственно. Предложена в 1730 году Р. Реомюром. В настоящее время практически не употребляется.

Формула для перевода из градусов Цельсия в Реомюра имеет следующий вид:

• Температура по Цельсия = Температура по Реомюру * 5 / 4
• Температура по Реомюру = Температура по Цельсия * 4 / 5

Источник

Единицы измерения температуры

• Существует несколько различных единиц измерения температуры. Они делятся на относительные (градус Цельсия, градус Фаренгейта…) и абсолютные (Кельвин, градус Ранкина…).

Наиболее известными являются следующие:

* Градус Цельсия (°C)

* Градус Фаренгейта (°F)

* Градус Реомюра (°Ré, °Re, °R)

* Градус Рёмера (°Rø)

* Градус Ранкина (°Ra)

* Градус Делиля (°Д или °D)

* Градус Дальтона (°Dа)

* Градус Ньютона (°N)

* Лейденский градус (°L или ÐL)

Планковская температура (TP)

Связанные понятия

Термин гра́дус используется в нескольких шкалах температур. Обычно используемый символ ° предшествует начальной букве названия шкалы измерения, например: “°C” для шкалы Цельсия. Градус можно определить как набор изменений температуры, измеряемой по определённой шкале, например, один градус по Цельсию составляет одну сотую изменения температуры между точками плавления льда и кипения воды.

Для большинства пронумерованных астероидов известны всего несколько физических параметров. Всего несколько сотен астероидов имеют собственные страницы в Википедии, на которых содержится название, обстоятельства открытия, таблица элементов орбиты и ожидаемые физические характеристики.

Антиферромагнетик — вещество, в котором установился антиферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов. В антиферромагнетиках спиновые магнитные моменты электронов самопроизвольно ориентированы антипараллельно друг другу. Такая ориентация охватывает попарно соседние атомы. В результате антиферромагнетики обладают очень малой магнитной восприимчивостью и ведут себя как слабые парамагнетики.

Источник

Единица измерения температуры

Температура представляет собой одну из основных величин Международной системы единиц (СИ); единица измерения температуры является одной из основных единиц в этой системе.

Единица СИ температуры : [Т] = кельвин (К).

1 кельвин равен 1/273.16 части температуры тройной точки чистой воды.

Шкалы температуры

Наряду с этим температура измеряется по международной стоградусной шкале в градусах Цельсия (°С).

В Великобритании и Северной Америке употребляется также градус Фаренгейта.

Нулевая точка по шкале Кельвина соответствует наинизшей теоретически возможной температуре (абсолютный нуль температуры).

Нулевая точка по шкале Цельсия соответствует точке затвердевания воды. Более низкие температуры по этой шкале — отрицательны.

Один кельвин равен по своей величине одному градусу Цельсия.

Таким образом, шкалы Кельвина и Цельсия просто смещены друг относительно друга.

T	температура в Кельвинах (К), или абсолютная температура,	K
t	температура в градусах Цельсия,	°С
T0	273.15 К нулевая точка по шкале Цельсия (точка затвердевания воды),	K

Температура — единственная физическая величина, имеющая два обозначения (T или t) в зависимости от применяемых единиц. Если оба обозначения встречаются в одном уравнении, то сокращать их нельзя!

Разности температур ΔT и Δt выражаются в Кельвинах (К).

Разность температур: по шкале Цельсия Δt также выражается в градусах Цельсия (°С).

Кельвин и градус Цельсия можно сокращать, если они применяются для обозначения разности температур.

В сочетании с градусом Цельсия не используются множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц, перечисленные в таблице Кило, Мега, Гига.

Источник

Учебники

Журнал «Квант»

Общие

Состояние термодинамического равновесия

Содержание

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.

Опыт показывает, что макросистема, предоставленная самой себе, через некоторый промежуток времени приходит в состояние, в котором каждый ее параметр имеет одинаковое значение во всех точках системы. Такое состояние называется состоянием термодинамического равновесия.

Например, если соединить два сосуда с газами разного давления p₁ и p₂, то через некоторое время давление во всех точках соединенных сосудов будет одинаковое и равно p₃.

Для того, чтобы определить находится система в термодинамическом равновесии или нет, необходимо было ввести параметр, который не встречается в механике. Таким параметром выбрали температуру.

Температура — скалярная физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

Другими словами, по температуре мы определяем состояние равновесия между телами системами: если у тел одинаковая температура и она не меняется в течении времени, то система в равновесии, если температура разная — равновесие нарушено и необходимо некоторое время для его установления.

Измерение температуры

Чтобы измерить температуру какого-либо тела, его необходимо привести в тепловой контакт с термометром.

Термометр — прибор для измерения температуры.

Основной частью термометра является термометрическое тело, приводимое в тепловой контакт с объектом, температуру которого надо измерить. В жидкостных термометрах термометрическим телом служит либо ртуть, либо подкрашенный спирт. В электрических термометрическим телом служит металлическая проволока, а температура определяется по ее электрическому сопротивлению.

• Термометр не должен иметь большой массы, т.к. массивный термометр изменит температуру того тела, с которым он приведен в тепловой контакт.

Изобретателем термометра принято считать Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но его ученики засвидетельствовали, что уже в 1597 г. он устроил нечто вроде термобароскопа (термоскоп).

Термометры с жидкостью описаны в первый раз в 1667 г. «Saggi di naturale esperienze fatte nell’Accademia del Cimento», где о них говорится как о предметах, давно изготовляемых искусными ремесленниками, которых называют «Confia». Сначала эти термометры наполняли водой, и они лопались, когда она замерзала. Затем стали применять для этого винный спирт. Обычно на таких термометрах делали 50 делений так, чтобы при таянии снега спирт не опускался ниже 10, а на солнце не поднимался выше 40.

По мере распространения термометров возникла необходимость в создании температурной шкалы, позволяющей приписывать температуре определенные числа. Обычно для построения шкалы выбирают две так называемые реперные точки, которым приписываются произвольные значения температуры, а шкала между ними делится на равные части. Этим устанавливается единица измерения температуры. Выбор реперных точек температурной шкалы и число частей совершенно произволен.

Шкала Фаренгейта

Предложена в 1724 г. Г. Фаренгейтом.

Градус Фаренгейта (1 °F) равен 1/180 части температурного интервала между температурой кипения воды (212 °F) и таяния льда (32 °F).

• Сам Фаренгейт брал такой промежуток температур: за 0 °F — температуру смеси снега с нашатырём или поваренною солью, за 96 °F —температуру здорового человеческого тела, во рту или под мышкой.

Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением (рис. 1)

Используется шкала Фаренгейта в Англии и в США.

Шкала Реомюра

Предложена в 1730 году Р. А. Реомюром.

Градус Реомюра (1 °R) равен 1/80 части температурного интервала между температурой таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R)

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

Шкала Цельсия

Предложена в 1742 г. А. Цельсием.

По шкале Цельсия температура обозначается буквой t, измеряется в градусах Цельсия (ºС).

Градус Цельсия (1 °С) равен 1/100 части температурного интервала между температурой тающего льда (0 °С) и кипящей воды (100 °С).

• Первоначально А. Цельсий ставил 0° при точке кипения, а 100° при точке замерзания. Но такая шкала не пользовалась популярностью, и вскоре, по совету М. Штёрмера, была перевернута.

Эта шкала получила широкое распространение во всем мире.

Шкала Кельвина

В 1848 г. английскому физику Вильяму Томсону (лорд Кельвин) удалось построить так называемую абсолютную температурную шкалу (ее в настоящее время называют термодинамической шкалой температур или шкалой Кельвина), совершенно не зависящую ни от природы термометрического тела, ни от избранного термометрического параметра.

Можно провести следующий эксперимент. Взять сосуды с разными газами. Определить предварительно их объемы, массы и рассчитать число молекул по формуле \(

N = \dfrac \cdot N_A\), затем поместить сосуд в тающий лед. После наступления теплового равновесия определить давление p и рассчитать отношение \(

\dfrac

\). Опыт показывает, что оно одинаково для всех газов Затем эти сосуды помещают в кипящую воду. Опять это отношение для всех газов определенное, но большее, т.е. оно

Т. Введя коэффициент пропорциональности k, можно записать\[

\dfrac

= k \cdot T .\] Измерения показали, что давление газа в кипящей воде в 1,3661 раза больше, чем в тающем льде. Учитывая это можно по данной формуле определить, что температура таяния льда T₀ = 273,15 К.

Предельная температура, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объеме или объем идеального газа стремится к нулю (т.е. газ как бы должен сжаться в «точку») при неизменном давлении, называется абсолютным нулем.

Это самая низкая температура в природе.

Абсолютная температурная шкала — шкала температур, в которой за начало отсчета принят абсолютный нуль. Температура здесь обозначается буквой T, измеряется в кельвинах (К). За единицу измерения в этой шкале принят один градус Цельсия, т.е. изменение на один кельвин (1 К) равно изменению на один градус Цельсия.

где T — абсолютная термодинамическая температура (К); t — температура по шкале Цельсия (ºС).

Термометры

Для измерения температуры можно воспользоваться зависимостью любой макроскопической величины (объема, давления, электрического сопротивления и др.) от температуры.

На практике чаще всего используют жидкостные термометры, в которых учитывают изменение объёма жидкости (обычно это спирт или ртуть) при изменении температуры окружающей среды (рис. 2).

Источник

Единицы измерения температуры

Существует несколько различных единиц измерения температуры.

Наиболее известными являются следующие:

Сравнение шкал

по Цельсию	по Фаренгейту	по Кельвину	по Ранкину	по Делилю	по Ньютону	по Реомюру	по Рёмеру
300,00	572,00	573,15	1031,67	−300,00	99,00	240,00	165,00
290,00	554,00	563,15	1013,67	−285,00	95,70	232,00	159,75
280,00	536,00	553,15	995,67	−270,00	92,40	224,00	154,50
270,00	518,00	543,15	977,67	−255,00	89,10	216,00	149,25
260,00	500,00	533,15	959,67	−240,00	85,80	208,00	144,00
250,00	482,00	523,15	941,67	−225,00	82,50	200,00	138,75
240,00	464,00	513,15	923,67	−210,00	79,20	192,00	133,50
230,00	446,00	503,15	905,67	−195,00	75,90	184,00	128,25
220,00	428,00	493,15	887,67	−180,00	72,60	176,00	123,00
210,00	410,00	483,15	869,67	−165,00	69,30	168,00	117,75
200,00	392,00	473,15	851,67	−150,00	66,00	160,00	112,50
190,00	374,00	463,15	833,67	−135,00	62,70	152,00	107,25
180,00	356,00	453,15	815,67	−120,00	59,40	144,00	102,00
170,00	338,00	443,15	797,67	−105,00	56,10	136,00	96,75
160,00	320,00	433,15	779,67	−90,00	52,80	128,00	91,50
150,00	302,00	423,15	761,67	−75,00	49,50	120,00	86,25
140,00	284,00	413,15	743,67	−60,00	46,20	112,00	81,00
130,00	266,00	403,15	725,67	−45,00	42,90	104,00	75,75
120,00	248,00	393,15	707,67	−30,00	39,60	96,00	70,50
110,00	230,00	383,15	689,67	−15,00	36,30	88,00	65,25
100,00	212,00	373,15	671,67	0,00	33,00	80,00	60,00
90,00	194,00	363,15	653,67	15,00	29,70	72,00	54,75
80,00	176,00	353,15	635,67	30,00	26,40	64,00	49,50
70,00	158,00	343,15	617,67	45,00	23,10	56,00	44,25
60,00	140,00	333,15	599,67	60,00	19,80	48,00	39,00
50,00	122,00	323,15	581,67	75,00	16,50	40,00	33,75
40,00	104,00	313,15	563,67	90,00	13,20	32,00	28,50
30,00	86,00	303,15	545,67	105,00	9,90	24,00	23,25
20,00	68,00	293,15	527,67	120,00	6,60	16,00	18,00
10,00	50,00	283,15	509,67	135,00	3,30	8,00	12,75
0,00	32,00	273,15	491,67	150,00	0,00	0,00	7,50
−10,00	14,00	263,15	473,67	165,00	−3,30	−8,00	2,25
−20,00	−4,00	253,15	455,67	180,00	−6,60	−16,00	−3,00
−30,00	−22,00	243,15	437,67	195,00	−9,90	−24,00	−8,25
−40,00	−40,00	233,15	419,67	210,00	−13,20	−32,00	−13,50
−50,00	−58,00	223,15	401,67	225,00	−16,50	−40,00	−18,75
−60,00	−76,00	213,15	383,67	240,00	−19,80	−48,00	−24,00
−70,00	−94,00	203,15	365,67	255,00	−23,10	−56,00	−29,25
−80,00	−112,00	193,15	347,67	270,00	−26,40	−64,00	−34,50
−90,00	−130,00	183,15	329,67	285,00	−29,70	−72,00	−39,75
−100,00	−148,00	173,15	311,67	300,00	−33,00	−80,00	−45,00
−110,00	−166,00	163,15	293,67	315,00	−36,30	−88,00	−50,25
−120,00	−184,00	153,15	275,67	330,00	−39,60	−96,00	−55,50
−130,00	−202,00	143,15	257,67	345,00	−42,90	−104,00	−60,75
−140,00	−220,00	133,15	239,67	360,00	−46,20	−112,00	−66,00
−150,00	−238,00	123,15	221,67	375,00	−49,50	−120,00	−71,25
−160,00	−256,00	113,15	203,67	390,00	−52,80	−128,00	−76,50
−170,00	−274,00	103,15	185,67	405,00	−56,10	−136,00	−81,75
−180,00	−292,00	93,15	167,67	420,00	−59,40	−144,00	−87,00
−190,00	−310,00	83,15	149,67	435,00	−62,70	−152,00	−92,25
−200,00	−328,00	73,15	131,67	450,00	−66,00	−160,00	−97,50
−210,00	−346,00	63,15	113,67	465,00	−69,30	−168,00	−102,75
−220,00	−364,00	53,15	95,67	480,00	−72,60	−176,00	−108,00
−230,00	−382,00	43,15	77,67	495,00	−75,90	−184,00	−113,25
−240,00	−400,00	33,15	59,67	510,00	−79,20	−192,00	−118,50
−250,00	−418,00	23,15	41,67	525,00	−82,50	−200,00	−123,75
−260,00	−436,00	13,15	23,67	540,00	−85,80	−208,00	−129,00
−273,15	−459,67	0,00	0,00	559,73	−90,14	−218,52	−135,90

Ссылки

Для улучшения этой статьи желательно ? :

• Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Единицы измерения температуры» в других словарях:

Единицы измерения — В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин[1]) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Использование термина единица измерения противоречит рекомендациям метрологических… … Википедия

Единицы измерения — конкретные величины, к рым присвоены числовые значения, равные 1. С Е. и. сравнивают и в них выражают др. однородные с ними величины. Решением Генеральной конференции по мерам и весам (1960) введена Международная система ед. СИ как единая… … Словарь микробиологии

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН — величины, по определению считающиеся равными единице при измерении других величин такого же рода. Эталон единицы измерения ее физическая реализация. Так, эталоном единицы измерения метр служит стержень длиной 1 м. В принципе, можно представить… … Энциклопедия Кольера

Единицы измерения времени — Современные единицы измерения времени основаны на периодах обращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, а также обращения Луны вокруг Земли. Такой выбор единиц обусловлен как историческими, так и практическими соображениями: необходимостью… … Википедия

Единица измерения температуры — Единицы измерения температуры Градус Цельсия Градус Фаренгейта Кельвин (до 1968 градус Кельвина) Градус Реомюра Градус Ранкина Градус Делиля Ссылки … Википедия

Единицы величин — В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин[1]) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Численное значение физической величины представляется как отношение измеренного… … Википедия

Единицы физических величин — В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин[1]) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Численное значение физической величины представляется как отношение измеренного… … Википедия

ИЗМЕРЕНИЯ И ВЗВЕШИВАНИЕ — Измерения служат для получения точного, объективного и легко воспроизводимого описания физической величины. Не производя измерений, нельзя охарактеризовать физическую величину количественно. Чисто словесные определения низкая или высокая… … Энциклопедия Кольера

Единицы мер — С древнейших времен употребляются для практических надобностей троякого рода меры: пространственности, веса и времени. Е. меры называется такая основная мера, которой или частями которой измеряются другие величины того же рода. В новейшее время к … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Измерения и измерительные приборы — Законы явлений природы, как выражения количественных отношений между факторами явлений, выводятся на основании измерений этих факторов. Приборы, приспособленные к таким измерениям, называются измерительными. Всякое измерение, какой бы ни было… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Источник