Kelvin je jednotka merania. Teplotné stupnice. Viac o teplote


Najznámejšie teplotné stupnice sú v súčasnosti stupnice Fahrenheita, Celzia a Kelvina.

Teplotná stupnica Fahrenheita najpopulárnejší v USA. Teplota sa meria v stupňoch, napríklad 48,2 °F (štyridsaťosem bodov dva stupne Fahrenheita), symbol F znamená, že sa používa stupnica Fahrenheita.

Európania sú zvyknutí Celzia teplotná stupnica, ktorý meria aj teplotu v stupňoch, napríklad 48,2°C (štyridsaťosem bodov dva stupne Celzia), symbol C označuje, že sa používa stupnica Celzia.

Vedci sú viac zvyknutí operovať s Kelvinova teplotná stupnica. Do roku 1968 sa kelvin oficiálne nazýval stupeň Kelvina, potom sa rozhodlo pomenovať hodnotu teploty nameranú na Kelvinovej stupnici jednoducho v kelvinoch (bez stupňov), napríklad 48,2 K (štyridsaťosem a dva kelviny).

Daniel Gabriel Fahrenheit vynašiel svoju váhu v 18. storočí pri výrobe teplomerov v Amsterdame. Fahrenheit vzal za bod nulovej teploty teplotu zmrazeného soľného roztoku, ktorý sa v tom čase používal na získanie nízkych teplôt v laboratórnych podmienkach. Nemecký fyzik stanovil hodnotu 32 °F pre bod topenia ľadu a bod mrazu vody (s rastúcimi a klesajúcimi teplotami). Podľa výslednej stupnice je bod varu vody 212 °F.

V tom istom 18. storočí švédsky vedec Anders Celsius vynašiel vlastnú teplotnú stupnicu, ktorá je založená na bode mrazu (0°C) a bode varu (100°C) čistej vody pri normálnom atmosférickom tlaku.

Kelvinovu stupnicu vynašiel v 19. storočí britský vedec William Thomson, ktorý následne dostal čestný titul barón Kelvin. Thomson založil svoju teplotnú stupnicu na koncepte absolútnej nuly. Neskôr sa Kelvinova stupnica stala hlavnou vo fyzike a teraz sa prostredníctvom nej určujú systémy Fahrenheita a Celzia.

Vo svojom jadre teplota akéhokoľvek objektu charakterizuje mieru pohybu jeho molekúl – čím rýchlejšie sa molekuly pohybujú, tým vyššia je teplota objektu a naopak. Čím nižšia je teplota, tým pomalšie sa molekuly pohybujú. Pri absolútnej nule (0 K) sa molekuly zastavia (čo sa v prírode nemôže stať). Z tohto dôvodu nie je možné dosiahnuť absolútnu nulu alebo dokonca nižšie teploty.

Treba povedať, že stupne stupnice Kelvina a Celzia sú rovnaké (jeden stupeň Celzia sa rovná jednému kelvinu) a 0 K = -273,15 °C.

Prepojenie Kelvinovej a Celziovej teplotnej stupnice je teda veľmi jednoduché:

K = C+273,15 C = K-273,15

Skúsme prepojiť stupnice Celzia a Fahrenheita.

Ako viete, voda zamrzne pri 32 ° F a 0 ° C: 32 °F = 0 °C. Voda vrie pri 212 °F a 100 °C: 212 °F = 100 °C.

Pre 180 stupňov Fahrenheita teda platí 100 stupňov Celzia (pomer 9/5): 212 °F-32 °F=100 °C-0 °C.

Treba tiež poznamenať, že nulový bod Celziovej stupnice zodpovedá 32-stupňovému bodu Fahrenheitovej stupnice.

Berúc do úvahy vyššie uvedené korešpondencie medzi týmito dvoma stupnicami, odvodíme vzorec na prevod teploty z jednej stupnice na druhú:

C = (5/9) (F-32) F = (9/5) C+32

Ak vyriešite tento systém rovníc, môžete to zistiť -40 °C = -40 °F- toto je jediná teplota, pri ktorej sa hodnoty oboch stupníc zhodujú.

Podobným spôsobom spájame stupnice Kelvina a Fahrenheita:

F = (9/5)·(K-273,15)+32 = (9/5)K-459,67 K = (5/9)·(F+459,67)

Rok by mal zmeniť definíciu Kelvina, aby sa zbavili ťažko reprodukovateľných podmienok trojitého bodu vody. V novej definícii bude kelvin vyjadrený v sekundách a hodnote Boltzmannovej konštanty.

Násobky a podnásobky

Desatinné násobky a čiastkové násobky sa tvoria pomocou štandardných predpôn SI.

Násobky Dolnye
rozsah názov označenie rozsah názov označenie
10 1 K dekakelvin ánoK daK 10 -1 K decikelvin dK dK
10 2 K hektokelvin gk hK 10 -2 K centikelvin sK cK
10 3 K kilokelvin kK kK 10 -3 K milikelvin mK mK
10 6 K megakelvin MK MK 10-6 K mikrokelvin mkk uK
109 K gigakelvin GK GK 10 - 9 K nanokelvin nK nK
10 12 K terakelvin TK TK 10 -12 K pikokelvin PC pK
10 15 K petakelvin PC PK 10 -15 K femtokelvin fK fK
10 18 K exakelvin EC E.K. 10 -18 K attokelvin aK aK
10 21 K zettakelvin ŽK ŽK 10 -21 K zeptokelvín zK zK
10 24 K yottakelvin IR YK 10-24 K yoktokelvin IR yK
neodporúča sa používať

Poznámky

  • Gradsky Alexander
  • Rankinov stupeň

Pozrite sa, čo znamená „stupeň Kelvina“ v iných slovníkoch:

    Kelvinov stupeň- jednotka termodynamickej teploty; označenie °K; pomenovaná po W. Thomsonovi, lordovi Kelvinovi. Od roku 1968 - iný názov: Kelvin; označenie C. William (William) Thomson, Lord Kelvin William Thomson, lord Kelvin (1824–1907) anglický fyzik, jeden z ...

    STUPEŇ KELVIN- [ale názov je anglický. fyzika W. Thomson (W. Thomson, 1824 1907. od 1892 Lord Kelvin, Kelvin)] starý názov jednotka. termodynamické teplota (označená °K). R 1967 G.K. nahradený Kelvinom (označenie K) ... Veľký encyklopedický polytechnický slovník

    Stupeň (teplota)- Tento výraz má iné významy, pozri Stupeň. Teplomer s dvoma pruhmi ... Wikipedia

    Kelvinov stupeň- pozri stupeň Kelvina... Osud eponým. Slovník-príručka

    Stupeň Reaumur- jednotka teploty; označenie °R; 1 °R sa rovná 1/80 teplotného intervalu medzi bodom topenia ľadu (0 °R) a bodom varu vody (80 °R) pri normálnom atmosférickom tlaku, t.j. 1 °R = 1,25 °C. Pomenovaný po R. A. Reaumurovi. Momentálne nie... Osud eponým. Slovník-príručka

    Fahrenheita- jednotka teploty; označenie °F; pomenované po D. G. Fahrenheitovi. Na stupnici Fahrenheita pri normálnom atmosférickom tlaku je bod topenia ľadu +32 °F a bod varu vody je +212 °F; 1 °F = 1/180 rozdielu medzi týmito teplotami. Rozsah 0°…+100° po… … Osud eponým. Slovník-príručka

    Stupeň Celzia- široko používaná jednotka merania teploty (nesystémová, ale povolená na použitie na rovnakej úrovni ako kelvin, jednotka SI, medzinárodná sústava jednotiek); označenie °C; pomenované po A. Celziovi. Na stupnici Celzia pri normálnej atmosfére... ... Osud eponým. Slovník-príručka

    Kelvinova stupnica- pozri stupeň Kelvina... Osud eponým. Slovník-príručka

    Stupeň Dalton- (°Da alebo °D [zdroj neuvedený 154 dní]) historická jednotka teploty. Nemá konkrétnu hodnotu (v jednotkách tradičných teplotných stupníc, ako sú Kelvin, Celsius alebo Fahrenheit), pretože stupnica... ... Wikipedia

    stupňa na Kelvinovej stupnici- Stupeň absolútnej teplotnej stupnice [A.S. Goldberg. Anglicko-ruský energetický slovník. 2006] Témy energetiky všeobecne EN absolútny stupeň ... Technická príručka prekladateľa

> Kelvinova stupnica

Kelvinova teplotná stupnica a absolútna nula. Zistite symbol stupnice, akej Kelvinovej teplote zodpovedá hodnota Celzia, vzorec a pomer.

Kelvin– jednotka na určenie teplotnej značky. Nulový bod – absolútna nula (minimálna hodnota).

Cieľ učenia

  • Naučte sa určiť Kelvinovu stupnicu.

Hlavné body

  • 0K (absolútna nula) je univerzálna, pretože všetky tepelné pohyby hmoty sú pri tejto hodnote maximálne potlačené. Absolútna nula je teda prirodzenou voľbou ako nulový bod Kelvinovej stupnice.
  • Je široko používaný vo vedeckej práci, pretože niektoré fyzikálne veličiny, ako napríklad objem ideálneho plynu, súvisia s absolútnou teplotou.
  • Na prevod Kelvina na Celzia použijeme vzorec: T Celzia = T Kelivin – 273,15.

Podmienky

  • Trojitý bod je jedinečná teplota a tlak, kde sú tuhá, kvapalná a plynná fáza v rovnováhe.
  • Ideálny plyn je hypotetický plyn, ktorého molekuly sú zbavené kontaktu a zažívajú pružné nárazy medzi sebou a so stenami nádoby.
  • Absolútna nula je minimálna teplota (0K a -273,15°C). Pri tejto rýchlosti sa pohyb všetkých molekúl zastaví.

Kelvin je jednotka na určenie teploty. Patrí do siedmich základných jednotiek v medzinárodnom systéme. Symbol je K. Kelvinova stupnica funguje ako absolútna teplotná stupnica v termodynamike, kde absolútna nula je východiskovým bodom. V klasickej termodynamike sa pohyb všetkého zastaví v tomto bode.

Je logické, že východiskovým bodom na stupnici sa stala absolútna nula. Všetka hmota mrzne a vrie pri rôznych teplotách, ale pri 0K dochádza k maximálnemu potlačeniu. Stupnica sa aktívne používa vo vedeckej práci, pretože niektoré veličiny, ako napríklad objem ideálneho plynu, súvisia s absolútnou teplotou.

Stupnica bola pomenovaná po barónovi Kelvinovi, ktorý opísal potrebu vytvorenia absolútnej termometrickej stupnice. Kelvin je hlavnou jednotkou merania vo fyzike, ale často sa strieda so stupňom Celzia. Na transformáciu použite vzorec:

T Celzia = T Kelivina – 273,15.

Odpočítaním 273,15 od teploty trojitého bodu (0,01 %) sa absolútna nula rovná -273,15 °C.

(1 hodnotenie, priemer: 5,00 z 5)

Každý vie, že teplota sa meria v stupňoch Celzia. Ľudia, ktorí poznajú fyziku, vedia, že medzinárodnou jednotkou merania pre túto veličinu je kelvin. Historický vývoj pojmu teplota a zodpovedajúcich prístrojov na jej určenie viedol k tomu, že v súčasnosti používame iné metrické sústavy ako naši predkovia. Článok rozoberá otázky: aký je stupeň Reaumur, kedy bol použitý a ako súvisí so všeobecne uznávanými stupnicami na meranie teploty.

Pred uvažovaním o Reaumurovej stupnici na určenie teploty okolitých telies sa zamyslime nad osobnosťou jej tvorcu.

Rene Reaumur sa narodil 28. februára 1683 vo francúzskom meste La Rochelle. Svoju lásku k vedeckému skúmaniu sveta okolo seba začal prejavovať už od raného detstva. René sa zaujímal o fyziku, matematiku, astronómiu, právo, filozofiu, biológiu, metalurgiu, jazyky a mnoho ďalších disciplín.

Vo veku 25 rokov sa stáva členom Francúzskej akadémie vied a okamžite ho začína poverovať realizáciou serióznych vedeckých projektov v celoštátnom meradle. Ako člen Akadémie vied Reaumur publikoval každý rok už 50 rokov vedeckú prácu. Mnohé z jeho prác o štúdiu hmyzu, ako aj o štúdiu vlastností kovov boli preložené do angličtiny a nemčiny. Jeho súčasníci ho nazývali Plínius z 18. storočia.

Vedec zomrel vo veku 74 rokov na následky pádu z koňa počas jednej z jeho jázd. Reaumur po sebe zanechal vedecké rukopisy, ktoré zaberali 138 priečinkov.

Objav novej teplotnej stupnice

Na začiatku 18. storočia vo svete neexistovala všeobecne akceptovaná stupnica na meranie telesnej teploty. V roku 1731 v dôsledku termodynamických experimentov René Reaumur navrhol použitie teplotnej stupnice, ktorá začala niesť jeho meno. Táto stupnica sa používa už viac ako 100 rokov v popredných európskych krajinách, najmä vo Francúzsku, Nemecku a Rusku. Nakoniec ju nahradila Celziova stupnica, ktorá sa bežne používa dodnes.

Je zaujímavé poznamenať, že Reaumur navrhol použitie svojej stupnice 11 rokov predtým, ako to urobil Celsius.

Experimenty, ktoré viedli k vynálezu Reaumurovej stupnice

Experimenty, ktoré podnietili vedca vynájsť novú stupnicu, sú veľmi jednoduché. Sú nasledovné: Reaumur si dal za cieľ zmerať teplotu prechodu medzi stavmi agregácie pre človeka životne dôležitej tekutiny – vody, teda určiť, kedy začína kryštalizovať tvorbou ľadu a kedy začne vrieť a zmení sa na paru. Na tento účel sa vedec rozhodol použiť jeden, ktorý sám navrhol.

Reaumurovým teplomerom bola sklenená trubica vysoká asi 1,5 metra, ktorá sa na dne rozširovala do nádoby s priemerom asi 10 cm, trubica bola naplnená zmesou etylalkoholu a vody a na oboch koncoch uzavretá. Ako pracovná kvapalina bola zvolená alkoholová zmes, pretože táto alkoholová látka má koeficient tepelnej rozťažnosti 4-krát väčší ako voda. Posledná uvedená skutočnosť znamená, že vodováha je veľmi citlivá na zmeny teploty, takže ju možno použiť na presné meranie príslušného množstva.

Po umiestnení hladiny liehového stĺpa do teplomera na 0 stupňov, keď jeho základňa bola spustená do topiaceho sa ľadu, Reaumur zmeral túto hodnotu umiestnením zariadenia do vriacej vody. Vedec si všimol, že ak je počiatočná výška stĺpca alkoholu 1000 jednotiek, jeho konečná hodnota je 1080 jednotiek. Číslo 80, podobne ako rozdiel medzi horúcou a studenou úrovňou stĺpca v teplomere, použil Reaumur ako základ svojej teplotnej stupnice.

Oktagezimálna mierka

Ako už bolo spomenuté, 0 stupňov na Reaumurovej stupnici (°R) zodpovedá teplote topenia ľadu a 80°R zodpovedá bodu varu vody. To znamená, že mierka navrhnutá francúzskym vedcom je osemnásobná, čo ju odlišuje od Celziovej alebo Kelvinovej stupnice, ktoré sú založené na čísle 100. Posledná skutočnosť samozrejme viedla k jej postupnému nahrádzaniu týmito stupnicami. Náš číselný systém je desiatkový, takže používanie čísel rádovo 10, 100 atď. je oveľa pohodlnejšie ako používanie stredných hodnôt.

Vzťah s Celziovou a Kelvinovou stupnicou

Ako už bolo spomenuté vyššie, Reaumurova teplota sa už takmer nikde nepoužíva, no občas sa používa pri varení cukrového sirupu a pri výrobe karamelu. Preto by sa mali uviesť vzorce na prevod stupňov Reaumur na stupne Celzia a Kelvina. Tieto vzorce vyzerajú takto:

  • C = 1,25 x R;
  • K = 1,25 x R + 273,15.

V prezentovaných výrazoch sú R, C, K stupne Reaumur, Celzia a Kelvina. Je celkom jednoduché skontrolovať správnosť prvého vzorca: dosaďte do neho hodnotu 80 °R, pri ktorej voda vrie. Potom dostaneme: C = 1,25 * 80 = 100 °C, čo presne zodpovedá bodu varu tejto kvapaliny za normálnych podmienok na nám známej stupnici.

Poskytujeme tiež inverzné vzorce na prevod stupňov Celzia a Kelvina na Reaumur:

  • R = 0,8*C;
  • R = 0,8 x K - 218,52.

Všimnite si, že nula stupňov na Reaumurovej stupnici sa zhoduje s touto teplotou v stupňoch Celzia.

Príklad riešenia problému

Ako je zrejmé zo vzorcov v predchádzajúcom odseku, prevod medzi rôznymi stupnicami merania teploty je pomerne jednoduchý. Vyriešime jednoduchý problém: „Pri výrobe karamelu bol použitý teplomer kalibrovaný na Reaumurove stupne, ktorý pri príprave sladkosti ukazoval hodnotu 123 °R. Koľko stupňov by ukázal teplomer, keby bol kalibrovaný na Celziovu stupnicu ?"

Použime vzorec na prepočet Reaumurových stupňov na Celzia, dostaneme: C = 1,25*123 = 153,75 °C. Na dokončenie riešenia tieto stupne prepočítame aj na hodnoty Kelvina, dostaneme: K = 1,25 * 123 + 273,15 = 426,9 °K.

Prevod meraní teploty na stupnice Kelvin/Celsius/Fahrenheit/Rankine/Delisle/Newton/Reaumur/Romer.

Tabuľka 1. Prevod na/z teplotných stupňov Kelvina (Kelvin)

Tabuľka 2. Prepočet na/zo stupňov Celzia. Celostupňová stupnica.

Tabuľka 3. Prevod do/zo stupňov Fahrenheita (Fahrenheita)

Tabuľka 4. Prepočet na/z Rankinových teplotných stupňov

Tabuľka 5. Prevod na/z Delisleho teplotných stupňov

Tabuľka 6. Prevod na/z Newtonových teplotných stupňov (Newton)

Tabuľka 7. Prepočet na/z teplotných stupňov Reaumur

Tabuľka 7. Prepočet na/z teplotných stupňov Romer

Prevodná tabuľka teploty Kelvin/Celsius/Fahrenheit/Rankine/Delisle/Newton/Reaumur/Romer

Celzia Fahrenheita Kelvin Rankine Delisle Newton Reaumur Romer
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

Porovnanie teplotných stupníc. Niektoré typické teploty v rôznych mierkach.



Načítava...Načítava...