в чем измеряются градусы температуры

Почему в США до сих пор измеряют температуру в градусах Фаренгейта, когда весь мир — в градусах Цельсия?

В США до сих пор температуру измеряют в «фаренгейтах», тогда как практически все страны еще в 60-е перешли на метрическую систему и пользуются шкалой Цельсия. Есть ли тому логическое объяснение?

На сегодняшний день пять государств, включая США, при измерении температуры тела или за окном, пользуются градусами Фаренгейта. Хотя весь остальной мир уже перешел на шкалу Цельсия, в США упорно продолжают пользоваться «фаренгейтами». В чем причина отказа перехода на привычную для всех систему измерения градусов? Ответ в нашей статье.

Как появились градусные системы Фаренгейта и Цельсия?

Через 18 лет шведский ученый Андрес Цельсий предлагает более упрощенную шкалу измерения температуры. За ноль он взял более понятную величину: температуру таяния льда (замерзания воды), а за +100 ° температуру кипения воды. Такая градация стала логичнее и прозрачнее для всех, ее и взяли за основу во многих странах и со временем внесли в Международную систему единиц (СИ). С 1965 года даже Великобритания стала переходить на систему измерения температуры в градусах Цельсия. Бывшие колонии и подвластные ей территории тоже начали переходить на такую метрическую систему, но только не США.
Стоит отметить, что помимо Цельсия и Фаренгейта существует еще несколько единиц измерения температуры, которые используются в той или иной отрасли производства. Среди них Кельвин, Ранкин, Рёмер, Ньютон, Делиль и Реомюр. Ниже приведена таблица перевода температур в эти единицы измерения.

Почему США упорно отказываются переходить на градусы Цельсия?

Стоит отметить, что США не хочет переходить не только на градусы Цельсия, но и на всю метрическую систему СИ, в которую входят километры, килограммы и другие единицы измерения. На самом деле Штаты пытались перейти на метрическую систему исчисления, но тщетно.

Отметим, что согласно принятому закону о смене системы измерения, переход должен был быть добровольным, а не принудительным, поэтому учитывалось мнение простого населения. Многие профсоюзы и предприниматели выступили против перехода, так как необходимо было переучивать рабочих, а это несло за собой большие материальные убытки. Из-за протестов большинства штатов президент Рональд Рейган был вынужден распустить комиссию в 1982 году, и на этом переход прекратился. Именно поэтому по сей день американцы не перешли на метрическую систему СИ.

NASA терпит убытки из-за нежелания страны переходить на систему СИ

Корпорация NASA также начала использовать метрическую систему параллельно со своей прежней. Из-за этого иногда возникает путаница, которая приводит к большим убыткам. Так в 1999 году на орбиту был запущен автоматический аппарат «Mars Climate Orbiter». Альтиметр, который необходим для системы контроля высоты, работал по старой американской системе, а основные навигационные системы по метрической. Из-за путаницы, система выбрала неправильную точку выхода на орбиту (на 100 км ближе запланированного), и аппарат был уничтожен.

Похожая ситуация произошла в 2006 году, когда был запущен аппарат «DART», который должен был состыковаться с военным спутником. Система GPS в нем выдавала расстояние в метрах, а отклик в навигационной системе был в футах. Из-за этого аппарат столкнулся со спутником, хотя должен был просто состыковаться. Компания понесла убытки.

Читайте также:

— Какое, мол, давление на борту?

Тот смотрит на прибор, отвечает:

— Столько-то миллиметров ртутного столба.

Пилот совершает вираж, выруливает на дополнительный круг, кружим над «Ле-Бурже», ждем. Тут в рации голос:

— Мы, бляха, с Москвой связывались, потому что в Париже про ваши ртутные столбы ни кто не знает, в Мадриде не знает, в Лондоне не знает. А КАКАЯ ТЕМПЕРАТУРА НА БОРТУ!?

И тут я реально ТАК пукнул что едва не обосрался, горючего на борту оставалось практически «0».

Источник

Измерение температуры в градусах Цельсия и Кельвинах

Самой известной температурной шкалой в большинстве стран мира с XVIII века служила шкала измерения градусного режима по Цельсию ( о С). Другая температурная шкала, предложенная в XIX веке, внесла уточнения в шкалу по Цельсию и стала самой точной системой определения сверхнизких температур. Новая шкала выявила некую постоянную величину термодинамической точки воды, которую назвали «кельвин» (К).

Однако даже с дополнениями и уточнениями по Кельвину, в современном мире пользуются в основном системой определения градусов по Цельсию. Хотя, в США или на Ямайке, использовали в старые времена и придерживаются до сих пор показателей ещё одной шкалы определения температур, предложенной Фаренгейтом.

Измерения по Цельсию

Система измерения температурного градуса по Цельсию взяла своё название по имени Андерса Цельсия, шведского физика, разработавшего в 1742 году шкалу измерения температур. Учёный предположил, что такие физические процессы, как закипание воды, или таяние льда, напрямую зависят от давления в окружающей атмосфере. Это затрудняло исследования по определению точных показаний.

Шкала по Цельсию имела диапазон от 0 до 100 градусов со знаком «+», который продолжается вниз или вверх до бесконечности. Это являлось проблемой для точного измерения величин, поскольку известно, что ниже +4 °C вода имеет свойство расширяться и при дальнейшем понижении температуры даёт неправильные показания градусных значений.

Пересмотрена и модернизирована шкала температур по Цельсию была лишь после одобрения научным миром разработок физика Уильяма Томсона (Кельвина). Именно тогда была представлена постоянная температурная величина и принято определение, что 1 градус Цельсия равен 274,15 Кельвинам.

Температура в Кельвинах

Такое название дано новой температурной единице по имени англичанина У. Томсона, впоследствии за неоценимые заслуги в развитии физики, получившего звание лорда Кельвина Ларгского. Им в 1848 году была предложена градусная единица для расчёта показаний температур в таком виде:

1 кельвин = 1/273,16 части температуры тройной точки воды.

По новой шкале отсчёт температуры начинается с абсолютного нуля. Под абсолютным нулём понимается состояние, равное величине минимальной внутренней энергии тела. Приведённое тождество можно охарактеризовать иначе:

1 К = 1/273,16 расстояния от абсолютного нуля до точки воды.

Тройная точка воды – это состояние равновесия пара, воды и льда. Абсолютный ноль по Томсону (0 К), это точка температуры, при которой прекращается движение молекул, газы не имеют никакого объёма, и называется такое их состояние – состоянием идеального холода. Достичь абсолютного нуля невозможно, но, благодаря расчётам учёного, удалось максимально к этому приблизиться. Весь смысл научных трудов сводился к тому, что вести подсчёты по такой шкале, где началом служит постоянная величина, принятая за абсолютный нуль, гораздо проще.

В новой шкале отсутствуют отрицательные величины. 0 К считается самой низкой температурой, которая возможна на Земле. Так, с точки зрения физиков и математиков, легче вычислять температуры, усреднять значения или выводить взаимоотношения плюсовых и минусовых градусов. Однако, когда речь идёт о значениях температур, представленных в Кельвинах, термин «градусы» не используют, ведь по шкале Томпсона значения определяются не градусами, а «абсолютной температурой».

Сравнение двух температурных величин

Принятая абсолютная температурная величина 0 К взята за начало отсчёта по шкале Кельвина. Вплоть до 1968 г. новая мера градусной величины именовалась «градусом Кельвина», по подобию с «градусом Цельсия». Впоследствии научное сообщество, во главе с Генеральной комиссией, ответственной за обозначения мер и весов, официально переименовала температурную единицу в «кельвин», с сокращённым обозначением «К» и относительной величиной к Цельсию ( о С) равной: С/К = 1/274,15.

Существующая шкала температур Кельвина применяется чаще в научном мире, в химии, математике и физике, в частности – термодинамике. Далеко не всем понятно определение, что под К понимается термодинамическая температура тройной точки воды. И если простому обывателю знания температурных режимов необходимы на уровне погоды или приготовления пищи, то учёные используют в своих экспериментах ту систему, которая для конкретной работы представляется наиболее удобной.

Изучение технических определений, использующих данные шкалы Кельвина, введено в программу физико-математических вузов, или применяется для школьных классов с углублённым изучением данных предметов. Температурная шкала Кельвина как раз является более рациональной, нежели общераспространённая шкала Цельсия, при таких случаях, как, например, измерение цветовой температуры в лампах накаливания, осветительных приборах профессионального назначения (можно встретить обозначения 3000K; 6000K на фотокамерах, что говорит о яркости, качестве, др. температурных характеристиках прибора).

Как перевести значения

Теперь, зная выведенные постоянные величины, переводить Кельвины в Цельсии и наоборот достаточно просто. Для этого нужно всего лишь к показанию градусов Цельсия добавить постоянную Кельвина.

Пример 1:

Пример 2:

Пример 3:

Нужно перевести 100 К в о С.

Если необходимо выполнить перевод «кельвинов» в градусы Цельсия, то надо из величины, взятой по шкале Томпсона (Кельвина), вычесть величину абсолютного нуля, равную 273,16.

Абсолютный нуль по Кельвину в переводе на шкалу Цельсия равен:

Измерения по Фаренгейту

Конвертацию значений из Фаренгейта в градусы Цельсия можно осуществить по несложным правилам, учитывая тот факт, что точка замерзания по Цельсию на 32 единицы ниже, чем по Фаренгейту.

Пример:

Однако, при обратной конвертации из Цельсия в Фаренгейты, расчёты по приведённой системе будут неточными, поэтому лучше прибегнуть к разработанной Фаренгейтом таблице. А также можно воспользоваться онлайн-калькулятором, размещённым на любом тематическом сайте. Показатели принятой таблицы перевода величин и расчётные данные по онлайн-калькулятору выглядят так:

Источник

Единицы измерения температуры

Еще позднее было показано, из основного уравнения молекулярно-кинетической теории газа, что температура является мерой средней кинетической энергии молекул. Исторически температура была введена в науку как термодинамический параметр, ее единицей стали считать градус. После того, как определили связь температуры со средней кинетической энергией молекул, стало понятно, что температуру можно определить как энергию и единицей ее считать джоуль или эрг.

Единица термодинамической температуры именована в честь английского ученого У. Томсона (лорда Кельвина). Вплоть до 1968 г. единицу термодинамической температуры называли градусом Кельвина. Начало шкалы термодинамической температуры совпадает с абсолютным нулем ($T=0К$).

Температура по Цельсию ($t$) и температура по Фаренгейту ($t_F$) соотносятся как:

Шкала Реомюра на сегодняшний момент практически не используется. По этой шкале температура плавления льда принята за 0, а точка кипения воды соответствует 80 градусам. Градус Реомюра ($<>^\circ R$) соотносится с градусом Цельсия как:

Примеры задач с решением

Задание. Чему станет равна постоянная Больцмана, если за единицу температуры по шкале Кельвина принимать не 1К, а 5 К?

\[\left\langle E\right\rangle =\frac<2>kT\ \left(1.2\right),\]

Средняя кинетическая энергия молекул измеряется в Дж и не зависит от масштаба единиц температуры, это означает, что:

\[\left\langle E\right\rangle =\frac<2>kT=\frac<2>k_NT_N\to kT=k_NT_N\to k_N=k\frac=5k.\]

Вычислим нашу новую «постоянную Больцмана»:

Из уравнения (2.1) выразим конечную температуру:

Выразим температуру в градусах Цельсия:

\[T=273+t\to t=T-273\to t=560-273=287<\rm<>^\circ\!C>\]

Источник

Градус Цельсия

Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры. За ноль по шкале Цельсия принималась точка плавления льда, а за 100° — точка кипения воды при стандартном атмосферном давлении. (Изначально Цельсий за 100° принял температуру таяния льда, а за 0° — температуру кипения воды. И лишь позднее его современник Карл Линней «перевернул» эту шкалу). Эта шкала линейна в интервале 0—100° и также линейно продолжается в области ниже 0° и выше 100°. Линейность является основной проблемой при точных измерениях температуры. Достаточно упомянуть, что классический термометр, заполненный водой, невозможно разметить для температур ниже 4 градусов Цельсия, так как в этом диапазоне вода начинает снова расширяться.

Первоначальное определение градуса Цельсия зависело от определения стандартного атмосферного давления, потому что и температура кипения воды и температура таяния льда зависят от давления. Это не очень удобно для стандартизации единицы измерения. Поэтому после принятия кельвина K, в качестве основной единицы измерения температуры, определение градуса Цельсия было пересмотрено.

Согласно современному определению, градус Цельсия равен одному кельвину K, а нуль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C. В итоге, шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15:

Содержание

История

В 1742 шведский астроном Андерс Цельсий (1701-1744) разработал температурную шкалу обратную той, которую сейчас называют «шкалой Цельсия»: 0 (нулём) была точка кипения воды, а 100 точка замерзания. В своей работе «Observations of two persistent degrees on a thermometer» он рассказал о своих экспериментах, показывающих, что температура плавления льда (100 градусов по обратной шкале Цельсия) не зависит от давления. Он также определил с удивительной точностью, как температура кипения воды варьировалась в зависимости от атмосферного давления. Он предположил, что отметку 0 (точку кипения воды) можно откалибровать, зная на каком уровне относительно моря находится термометр.

Некоторые основные температуры

Диаграмма перевода температур

Источники

Lide, D.R., ed. (1990–1991). Handbook of Chemistry and Physics (Справочник по химии и физике). 71st ed. CRC Press. p. 4–22.

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Градус Цельсия» в других словарях:

градус Цельсия — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN Celcius degree … Справочник технического переводчика

Градус цельсия — (обозначение: °C) широко распространённая единица измерения температуры, применяется в СИ, наряду с кельвином. Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры. За… … Википедия

градус Цельсия — Celsijaus laipsnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Temperatūros matavimo vieneto pavadinimas. Celsijaus laipsnis yra specialus kelvino pavadinimas, vartojamas Celsijaus temperatūrai išreikšti. Žymimas °C: 1 °C = 1 K.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

градус Цельсия — Celsijaus laipsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. centigrade degree vok. Celsiusgrad, m rus. градус Цельсия, m pranc. degré Celsius, m … Fizikos terminų žodynas

Градус Цельсия — широко распространенная единица измерения температуры (внесистемная, но допускаемая к применению наравне с кельвином, единицей СИ, Международной системы единиц); обозн. °C; названа по имени А. Цельсия. На шкале Цельсия при нормальном атмосферном… … Судьба эпонимов. Словарь-справочник

ГРАДУС ЦЕЛЬСИЯ — [по имени швед, астронома и физика А. Цельсия (A. Celsius; 1701 44)] внесистемная ед. темп ры, допускаемая к применению наравне с единицей СИ Кельвином (К). Обозначение °С. По Междунар. практич. температурной шкале темп pa тройной точки воды… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Градус Цельсия — ˚C внесистемная единица температуры по Международной практической температурной шкале, где температура тройной точки воды равна 0,01˚C, а температура кипения при нормальном атмосферном давлении 100˚C. Названа в честь шведского астронома и физика… … Астрономический словарь

килограмм-градус цельсия — килограмм градус цельсия, килограмм градуса цельсия … Орфографический словарь-справочник

метр-градус цельсия — метр градус цельсия, метр гридуса цельсия … Орфографический словарь-справочник

грамм-градус Цельсия — Р. грамм гра/дуса Це/льсия … Орфографический словарь русского языка

Источник

Температура

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.

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).

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).

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.

\frac

\). 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\[

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).

Рис. 2	Рис. 3	Рис. 4

Такие термометры обладают существенными недостатками: 1) диапазон температур ограничен: при низких температурах жидкости затвердевают, при высоких испаряются; 2) показания различных термометров, например ртутного и спиртового, совпадая при 0 °С и 100 °С, не совпадают при других температурах в силу того, что температурные коэффициенты объемного расширения спирта и ртути по-разному зависят от температуры.

В механических термометрах в качестве датчика обычно используется металлическая спираль или лента из биметалла, которые раскручиваются и скручиваются при изменении температуры (рис. 3).

Принцип работы электрических термометров основан на изменении сопротивления проводника при изменении температуры окружающей среды (рис. 4). Электрические термометры более широкого диапазона основаны на термопарах (контакт между металлами с разной электроотрицательностью создаёт контактную разность потенциалов, зависящую от температуры).

Газовые термометры (рис. 5) учитывается то, что давление газа пропорционально температуре при постоянном объеме (V = const). Соединив сосуд, в котором находится газ (чаще водород или гелий), с манометром и, проградуировав прибор, можно измерять температуру по показаниям манометра.

Газовый термометр непригоден для определения температуры в области высоких температур, при которых происходит термическая диссоциация и ионизация, и очень низких температур, при которых все реальные газы конденсируются. Да и размеры не позволяют использовать его в быту.

См. также

Интересные факт ы

Источник