С древних времен люди определяли тепловое состояние окружающего воздуха и предметов. Первоначально это ограничивалось утверждениями: горячий, холодный, горячий. С развитием ремесла и промышленности возникла необходимость в более точных методах определения температуры.
Введение.Температурные шкалы
Аннотация: Концепция эскалации. Существующие типы весов и их применение. Причины появления весов.
Scala, S, G. Scala-Staircase. Линейки делятся на различные измерительные инструменты. Шкала термометра. 2. диапазон значений, возрастающий или убывающий номер (специальный). Температура пациента. Д. Болезнь. Шкала заработной платы.
Измерительные шкалы обычно классифицируются в зависимости от типа измеряемых данных. Это определяет математические преобразования, допустимые для конкретной шкалы, и тип отношений, отображаемых соответствующей шкалой. Современная классификация шкал была предложена Стэнли Смитом Стивенсом в 1946 году.
Шкалы наименований (номинальные и сортировочные шкалы)
Используется для измерения ценности качественных характеристик. Цена такой характеристики — это имя класса эквивалентности, к которому принадлежит объект. Примерами качественных значений характеристик являются названия государств, цветов, марок автомобилей и т.д. Эти функции выполняют должности ID:.
Если количество классов велико, используются иерархические имена. Наиболее известными примерами таких шкал являются шкалы, используемые для классификации животных и растений.
Единственное, что можно сделать с величинами, измеренными на шкале наименований, — это проверить, совпадают ли они. По результатам этой проверки можно также рассчитать частоту (шанс) различных категорий. Это может быть использовано для применения различных методов статистического анализа (например, критерии адаптации Хи — Скара, критерии Крамера для контроля характеристик, связанных с качеством).
Шкала ранжирования (или шкала ранжирования)
Она основана на взаимосвязи между идентичностью и порядком. Вопросы по этой шкале классифицируются. Однако не все предметы могут быть представлены в классовых отношениях. Например, вы не можете сказать, что круг или треугольник большой, но вы можете определить общие свойства этих объектов. Поэтому легче создать классовые отношения. На этой шкале допускаются монотонные преобразования. Такая шкала является грубой, так как не учитывает различия между субъектами шкалы. Примеры таких шкал: баллы за работу (плохо, удовлетворительно, хорошо, отлично), шкала MOHS.
Здесь сравниваются эталоны. Это позволяет большинство характеристик существующих арифметических систем представить в цифрах, полученных на основе субъективных оценок. Например, построение шкалы пространства для реакций. В этом масштабе допускаются линейные преобразования. Это позволяет свести результаты испытаний к единой шкале, что дает возможность сравнивать производительность. Например, шкала Цельсия.
На шкале отношения применяется отношение «очень большое». Это единственная из четырех шкал с абсолютным нулем. Нулевая точка характеризует отсутствие измеряемого качества. Эта шкала позволяет преобразовать подобие (умножить на одну константу). Определение нулевой точки является трудной задачей для исследований, что ограничивает использование этой шкалы. Весы можно использовать для измерения массы, длины, силы и стоимости (цены). Примеры: шкала Кельвина (температура измеряется в абсолютном нуле, единица измерения, выбранная экспертом — кельвин).
Начало отсчета произвольно, а единица измерения задана. Разрешенными преобразованиями являются сдвиги. Примеры: измерение времени.
Шкала Цельсия
Андерс Цельсий. Андерс Цельсий родился 27 ноября.
1701 в Швеции.Отрасли интересов: астрономия, общая физика, геофизика. Он преподавал астрономию в Уппсальском университете и основал там астрономическую обсерваторию.
Зеттер первым измерил яркость звезд и обнаружил связь между светом на севере и колебаниями магнитного поля Земли.
В 1736-1737 годах он присоединился к миссии Рапира для измерения меридиана. После возвращения из Заполярья Сеттлер принимал самое активное участие в создании и строительстве Астрономического литературного колеса в Упсале и в 1740 году стал его директором. Она взяла его имя.
Шкала Цельсия используется в технике, медицине, метеорологии и повседневной жизни. Здесь температура тройной точки воды равна 0,01. Сегодня шкала Цельсия определяется по шкале Кельвина. Градус Цельсия указан в градусах Кельвина. Таким образом, температура кипения воды, первоначально выбранная Цельсием в качестве точки отсчета, равна 100. Шкала Цельсия практически очень полезна, потому что вода очень распространена на нашей планете, и наша жизнь основана на ней. Ноль градусов Цельсия — это особая точка в погоде, потому что погода связана с замерзанием атмосферы. Эта шкала была предложена Андерсом Цельсием в 1742 году.
Шкала Фаренгейта
Габриэль Фаренгейт. Даниэль Габриэль Фаренгейт (1686-1736) был немецким физиком. Он родился 24 мая 1686 года в Данциге (сегодня Гданьск, Польша). Он изучал физику в Германии, Нидерландах и Англии. Большую часть своей жизни он прожил в Нидерландах, где занимался созданием точных метеорологических приборов. В 1709 году он изготовил спиртовой термометр, а в 1714 году — ртутный термометр, используя новый метод очистки ртути. Для ртутного термометра Фаренгейт придумал шкалу с тремя точками отсчета: температура тела здорового человека и контрольная температура. Шкала Фаренгейта используется во многих англоязычных странах, но постепенно уступает ей место шкала Цельсия. Помимо создания термометров, Фаренгейт участвовал в усовершенствовании барометров и смачивания. Он также изучил взаимосвязь между температурой кипения жидкостей и атмосферным давлением, содержание солей, открыл явление водоснабжения и составил таблицы с конкретными телами. Фаренгейт умер в Гааге 16 сентября 1736 года.
Шкала Фаренгейта используется в Великобритании и особенно в США. Ноль градусов Цельсия равен 32 градусам по Фаренгейту, а градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.
В настоящее время приемлемо следующее определение шкалы Фаренгейта. Это температурная шкала, 1 градус (1 F. Температуры по шкале Фаренгейта соотносятся с температурами по шкале Цельсия, как это было предложено Г. Фаренгейтом в 1724 году.
Она имеет дополнительную особенность — физическое и неоспоримое существование единицы измерения. Шкала имеет только одну нулевую точку. Пример: количество человек в классе.
Измерения по Цельсию
Система температур Цельсия названа в честь шведского физика Андерса Цельсия, который разработал шкалу измерения температуры в 1742 году. Ученые предположили, что такие природные процессы, как кипение воды и таяние льда, напрямую связаны с давлением окружающей атмосферы. Это затрудняло получение точных измерений.
Шкала Цельсия варьировалась от 0 до 100 градусов Цельсия, со знаком «+» ниже или до бесконечности. Это было проблематично для точных измерений. Это связано с тем, что вода имеет тенденцию расширяться при температуре ниже +4°C, и известно, что дальнейшее снижение температуры может привести к неточным показаниям градусов.
Температурный диапазон Цельсия был пересмотрен и модернизирован только после утверждения научным сообществом физика Уильяма Томпсона (Кельвина). Затем были введены термостатические единицы, и было принято определение, что один градус Цельсия равен 274,15 Кельвина.
Температура в Кельвинах
Такое название новой единице измерения температуры дал англичанин У. Томсон. Впоследствии Томсон был удостоен титула лорда Кельвина за ценные заслуги в развитии физики. В 1848 году он предложил единицу градуса для расчета температурных показаний в следующем виде
1 Кельвин = 1/273,16 раза больше температуры тройной точки воды.
В новой шкале измерение температуры начинается с абсолютного нуля. Абсолютный ноль — это состояние, равное значению минимальной внутренней энергии объекта. Приведенное выше уравнение можно объяснить и по-другому.
1K = 1/273,16 расстояния от абсолютного нуля до точки воды.
Тройная точка воды — это состояние равновесия между паром, водой и льдом. Согласно Томсону (0 K), абсолютный нуль — это температура, при которой молекулы перестают двигаться и газ не имеет объема, такое состояние — называется идеальным холодным состоянием. Абсолютного нуля достичь невозможно, но благодаря расчетам ученых он максимально приближен. Весь смысл научных исследований заключался в проведении расчетов в таких масштабах. Принцип постоянной величины, которая считается абсолютным нулем, намного проще.
Эта новая шкала не имеет отрицательных значений. 0 K считается самой низкой возможной температурой на Земле. С точки зрения физики и математики легче вычислять температуру, рассчитывать средние значения и выводить соотношение между положительными и отрицательными градусами. Однако для значений температуры в градусах Кельвина термин «градус» не используется, поскольку шкала Томпсона определяет значения в «абсолютной температуре», а не в градусах.
Сравнение двух температурных величин
Абсолютное значение температуры 0 К используется в качестве отправной точки для шкалы Кельвина. До 1968 года новая градусная шкала называлась «Кельвин», а также «Цельсий». Научное сообщество во главе с Генеральной комиссией по мерам и станциям официально переименовало единицу температуры в «Кельвин» и сократило ее до «К», при этом значение относительно Цельсия (приблизительно С) равнялось С / К = 1/274,15. C / K = 1/274,15.
Существующий температурный диапазон Кельвина больше используется в научном мире, химии, математике и физике, особенно в термодинамике. Не все понимают определение, согласно которому К представляет собой термодинамическую температуру тройной точки воды. И если обывателю знание температурных режимов необходимо для того, чтобы узнать погоду и приготовить еду, то ученые в своих экспериментах используют ту систему, которая им кажется наиболее удобной для решения конкретной задачи.
Изучение технических определений с использованием данных по шкале Кельвина было введено в университетские учебные программы по физике и математике или используется в классах для углубленного изучения этих предметов. Температурная шкала Кельвина, вероятно, более разумна, чем стандартная шкала Цельсия, например, при измерении цветовой температуры ламп накаливания или коммерческого освещения (камеры маркируются 3000K и 6000K для обозначения яркости, качества и других характеристик. (температура).
Чтобы перевести градусы Кельвина в градусы Цельсия, вычтите из значения шкалы Томсона (Кельвина) 273,16 — значение абсолютного нуля.
Как работают термометры
Температура является физической величиной и может быть измерена. Для этого необходимо отрегулировать температурный диапазон. Наиболее распространенными температурными шкалами являются шкалы Цельсия, Кельвина и Фаренгейта (рис. 29.1).
Построение шкалы температур начинается с выбора реперных (опорных) точек, которые должны быть однозначно связаны с какими-либо физическими процессами, которые легко воспроизвести. Например, за нулевую точку температурной шкалы Цельсия принята температура таяния льда при нормальном атмосферном давлении ( t = 0 °С). Температуре кипения воды при нормальном атмосферном давлении приписывают значение t =100 °С. Единица температуры по шкале Цельсия — градус Цельсия:
Рис. 29.2. Различные термометры: a — жидкостный термометр (принцип действия: изменение объема жидкости в результате изменения температуры) — b — термометр сопротивления (изменение электрического сопротивления проводника в результате изменения температуры) — c — двухметаллический термометр деформации (длина двух различных металлических пластин в результате изменения температуры)
Приборы, используемые для измерения температуры, — это термометры (рис. 29.2). Основными частями каждого термометра являются корпус термометра (например, ртутный или спиртовой в жидкостных термометрах, биметаллические пластины в металлических термометрах напряжения) и шкала. Когда тело, измеряющее температуру, вступает в контакт с телом, температура которого измеряется, система переходит в состояние неравновесия. При переходе к равновесному состоянию изменяются некоторые параметры термоизмерительного органа (например, объем, сопротивление). Зная, как эти параметры зависят от температуры, определяется температура тела.
- Термометр фиксирует собственную температуру, равную температуре тела, с которым термометр находится в термодинамическом равновесии.
- Термометрическое тело не должно быть массивным, иначе оно существенно изменит температуру тела, с которым контактирует.
Температура и средняя кинетическая энергия молекул
Тот факт, что температура тела должна быть связана с кинетической энергией его молекул, вытекает из простой идеи. Например, при повышении температуры увеличивается скорость броуновских частиц, ускоряется диффузия и повышается давление газа. Это означает, что молекулы движутся быстрее и имеют более высокую кинетическую энергию. Если газы находятся в тепловом равновесии, то можно предположить, что средние кинетические энергии молекул этих газов одинаковы. Однако невозможно измерить эти энергии напрямую, так как же это можно доказать?
Поэтому обратимся к основным уравнениям идеального газа.
Таким образом, чтобы экспериментально убедиться в равенстве средних кинетических энергий молекул различных газов при одинаковой температуре, нужно измерить объемы (V), давления (p) и массы (m) газов и, зная их молярную массу (M), найти число молекул каждого газа (N) по формуле
Для обеспечения одинаковой температуры, например, цилиндр можно погрузить в емкость с водой с разными газами и дождаться состояния теплового равновесия (рис. 29.3).
Рис. 29.3. эксперимент по определению зависимости между температурой и средней кинетической энергией поступательного движения молекул газа. Газы в сосуде находятся в тепловом равновесии со средой и, следовательно, друг с другом.
Эксперименты показывают, что для всех газов, находящихся в тепловом равновесии, это соотношение часто выражается символом θ (тета).
Например, при 0°C (сосуд с газом, залитый тающим льдом) Дж- при 100°C (сосуд, погруженный в кипящую воду) Дж. В тепловом балансе цена каждого газа θ одинакова, поэтому и температура может быть измерена в Джоулях.
Абсолютная шкала температур
Понятно, что представлять температуру в драгоценных камнях нецелесообразно (прежде всего потому, что моя цена очень низкая). Кроме того, не следует полностью отказываться от шкалы Цельсия. В 1848 году английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) (1824-1907) предложил шкалу абсолютной температуры (сейчас она называется шкалой Кельвина).
Температура T по шкале Кельвина называется абсолютной температурой.
Единицей абсолютной температуры является кельвин — основная единица измерения Si: T = 1 K (k).
Шкала Кельвина создается следующим образом.
- изменение температуры по шкале Кельвина равно изменению температуры по шкале Цельсия: ∆ = T t ∆, то есть цена деления шкалы Кельвина равна цене деления шкалы Цельсия: 1 °С = 1 К; температуры, измеренные по шкалам Кельвина и Цельсия, связаны соотношениями:
- температура по шкале Кельвина связана с величиной
- абсолютная температура имеет глубокий физический смысл: средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа прямо пропорциональна абсолютной температуре: ). Таким образом, нулевая точка шкалы Кельвина — это самая низкая теоретически возможная температура. На самом деле движение молекул не прекращается никогда, поэтому достичь температуры 0 К (–273 °С) невозможно.
Абсолютный температурный порог, при котором движение молекул и атомов прекращается, называется абсолютным нулем температуры. Давление P газа полностью определяется абсолютной температурой t и концентрацией N в молекулах газа: p = nkt(2).
- Физическая величина, характеризующая состояние теплового равновесия макроскопической системы, называется температурой. Абсолютный нижний предел температуры, при котором движение молекул и атомов должно прекратиться, называют абсолютным нулем температуры. Шкала, за нулевую точку которой взят абсолютный нуль температуры, называется абсолютной шкалой температур (шкалой Кельвина). Единица абсолютной температуры — кельвин (К) — основная единица СИ. Температуры по шкале Кельвина и Цельсия связаны соотношением: T=t + 273; t=T – 273.
- Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа прямо пропорциональна абсолютной температуре, а давление газа определяется абсолютной температурой и концентрацией молекул газа:— постоянная Больцмана.
Для копирования материала с сайта Evkova.org посетите www.evkova.orgにアクティブなリンクが必要です.
Сайт создан группой преподавателей, работающих в некоммерческой организации по дополнительному обучению молодежи.
Сайт написан, поддерживается и управляется группой учителей
Telegram и логотип Telegram являются торговыми марками Telegram Corporation FZ-LLC.
Данный сайт предназначен для информационных целей и ни в коем случае не является публичным тендером, как это определено в статье 437 Гражданского кодекса Российской Федерации. Анна Евкова не оказывает услуг.
