Fahrenheit-schaal en andere temperatuurschalen. Inleiding.Temperatuurschalen

29.09.2019

Moleculaire kinetische definitie

Temperatuurmeting

Om de temperatuur te meten, wordt een thermodynamische parameter van de thermometrische substantie geselecteerd. Een verandering in deze parameter wordt ondubbelzinnig geassocieerd met een verandering in temperatuur.

In de praktijk wordt de temperatuur gemeten met

Temperatuureenheden en schaal

Uit het feit dat temperatuur de kinetische energie van moleculen is, is het duidelijk dat het het meest natuurlijk is om het te meten in energie-eenheden (d.w.z. in het SI-systeem in joules). De temperatuurmeting begon echter lang voordat de moleculaire kinetische theorie werd gecreëerd, dus praktische schalen meten de temperatuur in conventionele eenheden - graden.

Kelvin temperatuurschaal

Het concept van absolute temperatuur werd geïntroduceerd door W. Thomson (Kelvin), in verband waarmee de absolute temperatuurschaal de Kelvin-schaal of de thermodynamische temperatuurschaal wordt genoemd. De eenheid van absolute temperatuur is de kelvin (K).

De absolute temperatuurschaal wordt zo genoemd omdat de maat van de grondtoestand ondergrens temperatuur - absoluut nulpunt, dat wil zeggen de laagst mogelijke temperatuur waarbij het in principe onmogelijk is om thermische energie uit een stof te halen.

Het absolute nulpunt wordt gedefinieerd als 0 K, wat ongeveer -273,15 °C is.

Kelvin temperatuurschaal - temperatuur schaal, waarin de referentie vanaf het absolute nulpunt is.

De temperatuurschalen die in het dagelijks leven worden gebruikt - zowel Celsius als Fahrenheit (voornamelijk gebruikt in de VS) - zijn niet absoluut en daarom onhandig bij het uitvoeren van experimenten in omstandigheden waarbij de temperatuur onder het vriespunt van water daalt, waardoor de temperatuur moet worden uitgedrukt negatief nummer. Voor dergelijke gevallen werden absolute temperatuurschalen geïntroduceerd.

Een daarvan wordt de Rankine-schaal genoemd en de andere wordt de absolute thermodynamische schaal (Kelvin-schaal) genoemd; temperaturen worden respectievelijk gemeten in graden Rankine (°Ra) en kelvin (K). Beide schalen beginnen bij het absolute nulpunt. Ze verschillen doordat de kelvin gelijk is aan graden Celsius en de graad Rankine gelijk is aan graden Fahrenheit.

Vriespunt van water standaard luchtdruk komen overeen met 273,15 K. Het aantal graden Celsius en kelvin tussen het vries- en kookpunt van water is hetzelfde en gelijk aan 100. Daarom worden graden Celsius omgezet in kelvin met de formule K \u003d ° C + 273,15.

Celsius

Fahrenheit

In Engeland, en vooral in de VS, wordt de Fahrenheit-schaal gebruikt. Nul graden Celsius is 32 graden Fahrenheit en een graad Fahrenheit is 5/9 graden Celsius.

De huidige definitie van de Fahrenheit-schaal is als volgt: het is een temperatuurschaal waarvan 1 graad (1 °F) gelijk is aan 1/180 van het verschil tussen het kookpunt van water en het smelten van ijs bij atmosferische druk, en het smeltpunt van ijs is +32 °F. De temperatuur op de Fahrenheit-schaal is gerelateerd aan de temperatuur op de Celsius-schaal (t ° C) door de verhouding t ° C = 5/9 (t ° F - 32), 1 ° F = 9/5 ° C + 32. Voorgesteld door G. Fahrenheit in 1724.

Energie van thermische beweging op het absolute nulpunt

Naarmate materie afkoelt, nemen veel vormen van thermische energie en de bijbehorende effecten tegelijkertijd in omvang af. Materie beweegt van een minder geordende staat naar een meer geordende staat. Het gas verandert in een vloeistof en kristalliseert vervolgens uit tot een vast lichaam (zelfs bij het absolute nulpunt blijft helium vloeibaar bij atmosferische druk). De beweging van atomen en moleculen vertraagt, hun kinetische energie neemt af. De weerstand van de meeste metalen neemt af door een afname van de verstrooiing van elektronen door atomen die met een kleinere amplitude trillen. kristalrooster. Dus zelfs bij het absolute nulpunt bewegen geleidingselektronen tussen atomen met een Fermi-snelheid in de orde van 1x106 m/s.

De temperatuur waarbij de materiedeeltjes een minimale hoeveelheid beweging hebben, die alleen behouden blijft door kwantummechanische beweging, is de temperatuur van het absolute nulpunt (T = 0K).

Temperaturen van het absolute nulpunt kunnen niet worden bereikt. De laagste temperatuur (450±80)x10 -12 K van het Bose-Einstein condensaat van natriumatomen werd in 2003 verkregen door onderzoekers van MIT. In dit geval ligt de piek van thermische straling in het gebied van golflengten in de orde van 6400 km, dat wil zeggen ongeveer de straal van de aarde.

Temperatuur vanuit thermodynamisch oogpunt

Er zijn veel verschillende temperatuurschalen. Ooit werd de temperatuur heel willekeurig bepaald. De temperatuur werd gemeten door merktekens die op gelijke afstanden waren aangebracht op de wanden van een buis waarin water bij verwarming uitzette. Toen besloten ze de temperatuur te meten en ontdekten dat de graadafstanden niet hetzelfde zijn. In de thermodynamica wordt een definitie van temperatuur gegeven die niet afhankelijk is van bepaalde eigenschappen van een stof.

We introduceren de functie: f(T), die niet afhankelijk is van de eigenschappen van de stof. Uit de thermodynamica volgt dat als een warmtemotor de hoeveelheid warmte absorbeert Q 1 om T 1 geeft warmte af Q s bij een temperatuur van één graad, en de andere machine, die de warmte heeft geabsorbeerd; Q 2 om T 2, geeft dezelfde warmte af Q s bij een temperatuur van één graad, dan een machine die absorbeert Q 1 om T 1 moet op temperatuur T 2 geven warmte af Q 2 .

Natuurlijk tussen de hitte door Q en temperatuur T er is afhankelijkheid en warmte Q 1 moet proportioneel zijn Q s. Dus voor elke hoeveelheid warmte Q s, afgegeven bij een temperatuur van één graad, komt overeen met de hoeveelheid warmte die door de machine wordt opgenomen bij een temperatuur T gelijk aan Q s vermenigvuldigd met een oplopende functie f temperatuur:

Q = Q s f(T)

Aangezien de gevonden functie toeneemt met de temperatuur, kunnen we aannemen dat hij zelf de temperatuur meet, uitgaande van een standaardtemperatuur van één graad. Dit betekent dat je de temperatuur van een lichaam kunt vinden door de hoeveelheid warmte te bepalen die wordt geabsorbeerd door een warmtemotor die werkt in het interval tussen lichaamstemperatuur en een temperatuur van één graad. De op deze manier verkregen temperatuur wordt de absolute thermodynamische temperatuur genoemd en is niet afhankelijk van de eigenschappen van de stof. Voor een omkeerbare warmtemotor geldt dus de volgende gelijkheid:

Voor een systeem waarin de entropie S zou een functie kunnen zijn S(E) zijn energie E, wordt de thermodynamische temperatuur gedefinieerd als:

Temperatuur en straling

Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de energie die door het verwarmde lichaam wordt uitgestraald toe. De stralingsenergie van een zwart lichaam wordt beschreven door de wet van Stefan-Boltzmann

Reaumur schaal

In het jaar voorgesteld door R.A. Reaumur, die de door hem uitgevonden alcoholthermometer beschreef.

Eenheid - graad Réaumur (°R), 1 °R is gelijk aan 1/80 van het temperatuurinterval tussen de referentiepunten - de temperatuur van smeltend ijs (0 °R) en kokend water (80 °R)

1°R = 1,25°C.

Op dit moment is de schaal in onbruik geraakt, hij werd het langst bewaard in Frankrijk, in het thuisland van de auteur.

Overgangen van verschillende schalen

Vergelijking van temperatuurschalen

Beschrijving	Kelvin	Celsius	Fahrenheit	Rankin	Delisle	newton	Réaumur	Romer
Absolute nulpunt	0	−273.15	−459.67	0	559.725	−90.14	−218.52	−135.90
Smeltpunt van Fahrenheit-mengsel (zout en ijs in gelijke hoeveelheden)	255.37	−17.78	0	459.67	176.67	−5.87	−14.22	−1.83
Vriespunt van water (referentievoorwaarden)	273.15	0	32	491.67	150	0	0	7.5
Gemiddelde menselijke lichaamstemperatuur¹	310.0	36.6	98.2	557.9	94.5	12.21	29.6	26.925
Kookpunt van water (Normale omstandigheden)	373.15	100	212	671.67	0	33	80	60
smeltend titanium	1941	1668	3034	3494	−2352	550	1334	883
zon oppervlak	5800	5526	9980	10440	−8140	1823	4421	2909

¹ De normale gemiddelde lichaamstemperatuur van de mens is 36,6°C ±0,7°C of 98,2°F ±1,3°F. De algemeen geciteerde waarde van 98,6 ° F is een exacte Fahrenheit-conversie van de 19e-eeuwse Duitse waarde van 37 ° C. verschillende delen lichaam is anders

Meting van warmte- en stroomhoeveelheden

Temperatuur is een van de belangrijkste warmte- en stroomgrootheden. Temperatuur is een fysieke grootheid die de mate van verwarming van een lichaam of zijn warmte- en energiepotentieel kenmerkt. Bijna alle technologische processen en verschillende eigenschappen stoffen zijn temperatuurafhankelijk.

In tegenstelling tot fysieke grootheden als massa, lengte, enz., is temperatuur geen uitgebreide (parametrische), maar een intensieve (actieve) grootheid. Als een homogeen lichaam in tweeën wordt gedeeld, wordt de massa ook in tweeën gedeeld. Temperatuur, die een intensieve hoeveelheid is, bezit niet een dergelijke additiviteitseigenschap, d.w.z. voor een systeem in thermisch evenwicht heeft elk deel van het systeem dezelfde temperatuur. Daarom is het niet mogelijk om een temperatuurstandaard te creëren, net zoals de normen van grote hoeveelheden worden gemaakt.

Temperatuur kan alleen indirect worden gemeten, gebaseerd op de temperatuurafhankelijkheid van dergelijke fysieke eigenschappen van lichamen die direct kunnen worden gemeten. Deze eigenschappen van lichamen worden thermometrische genoemd. Deze omvatten lengte, dichtheid, volume, thermische emf, elektrische weerstand, enz. Stoffen met thermometrische eigenschappen heten thermometrisch. Het instrument voor het meten van temperatuur wordt een thermometer genoemd. Om een thermometer te maken, heb je een temperatuurschaal nodig.

De temperatuurschaal is een specifieke functionele numerieke relatie van temperatuur met de waarden van de gemeten thermometrische eigenschap. In dit opzicht lijkt het mogelijk om temperatuurschalen te construeren op basis van de keuze van een thermometrische eigenschap. Tegelijkertijd is er geen algemene thermometrische eigenschap die lineair gerelateerd is aan temperatuurverandering en niet afhankelijk is van andere factoren in een breed scala aan temperatuurmetingen.

De eerste temperatuurschalen verschenen in de 18e eeuw. Om ze te construeren werden twee referentie(referentie)punten t 1 en t 2 gekozen, dit zijn de fase-evenwichtstemperaturen van zuivere stoffen. Het temperatuurverschil t 2 - t 1 heet belangrijkste temperatuurbereik. De Duitse natuurkundige Gabriel Daniel Fahrenheit (1715), de Zweedse natuurkundige Anders Celsius (1742) en de Franse natuurkundige Rene Antoine Réaumur (1776) baseerden hun schalen op de aanname van een lineair verband tussen temperatuur t en thermometrische eigenschap, die werd gebruikt als de uitbreiding van het vloeistofvolume; V, d.w.z.

t = a + bV, (1)

waar a en b zijn constante coëfficiënten.

Door in deze vergelijking V \u003d V 1 op t \u003d t 1 en V \u003d V 2 op t \u003d t 2 in te vullen, verkrijgen we na transformatie de temperatuurschaalvergelijking:

In de schalen van Fahrenheit, Reaumur en Celsius kwam het smeltpunt van ijs t 1 overeen met +32 0, 0 0 en 0 0, en het kookpunt van water t 2 - 212 0, 80 0 en 100 0. Het hoofdinterval t 2 - t 1 in deze schalen is verdeeld in respectievelijk N \u003d 180, 80 en 100 Gelijke delen, en het 1/N-deel van elk van de intervallen wordt graden Fahrenheit - t 0 F, graden Reaumur t 0 R en graden Celsius t 0 C genoemd. Dus voor schalen die volgens dit principe zijn gebouwd, is de graad geen eenheid van meting, maar is een eenheid, het interval is de schaalschaal.

Gebruik de verhouding om de temperatuur van de ene schaal naar de andere om te zetten:

(3)

Later werd ontdekt dat de meetwaarden van thermometers die verschillende thermometrische stoffen bevatten (kwik, alcohol, enz.), Met dezelfde thermometrische eigenschap en een uniforme graadschaal, alleen samenvallen op referentiepunten, en op andere punten lopen de meetwaarden uiteen. Dit laatste is vooral merkbaar bij het meten van temperaturen, waarvan de waarden zich ver van het hoofdinterval bevinden.

Deze omstandigheid wordt verklaard door het feit dat de relatie tussen temperatuur en thermometrische eigenschap eigenlijk niet-lineair is en deze niet-lineariteit verschilt voor verschillende thermometrische stoffen. In het bijzonder wordt de niet-lineariteit tussen temperatuur en vloeistofvolumeverandering verklaard door het feit dat de temperatuurcoëfficiënt van vloeistofvolumeexpansie zelf verandert met de temperatuur, en deze verandering is verschillend voor verschillende druppelvloeistoffen.

Op basis van het beschreven principe is het mogelijk om een willekeurig aantal schalen te bouwen die aanzienlijk van elkaar verschillen. Dergelijke schalen worden voorwaardelijk genoemd en de schalen van deze schalen worden voorwaardelijke graden genoemd.

Het probleem van het creëren van een temperatuurschaal onafhankelijk van de thermometrische eigenschappen van stoffen werd in 1848 opgelost door Kelvin, en de schaal die hij voorstelde werd thermodynamisch genoemd. In tegenstelling tot voorwaardelijke temperatuurschalen, is de thermodynamische temperatuurschaal: absoluut.

Thermodynamische temperatuurschaal gebaseerd op de tweede wet van de thermodynamica. In overeenstemming met deze wet, de coëfficiënt nuttige actie h van een warmtemotor die op de omgekeerde Carnot-cyclus werkt, wordt alleen bepaald door de temperatuur van de verwarming T n en de koelkast T x en is niet afhankelijk van de eigenschappen van de werkende substantie:

(4)

waarbij Q n en Q x - respectievelijk, de hoeveelheid warmte die door de werksubstantie van de verwarming wordt ontvangen en aan de koelkast wordt gegeven.

Kelvin stelde voor om de gelijkheid te gebruiken om de temperatuur te bepalen

Daarom kan men, door het ene object als verwarming en het andere als koelkast te gebruiken en ertussen een Carnot-cyclus uit te voeren, de verhouding van de temperaturen van de objecten bepalen door de verhouding van warmte te meten die van het ene object wordt genomen en aan het andere wordt gegeven. De resulterende temperatuurschaal is niet afhankelijk van de eigenschappen van de werkstof en wordt de absolute temperatuurschaal genoemd. Om de absolute temperatuur een bepaalde waarde te geven, werd voorgesteld om het verschil in thermodynamische temperaturen tussen de kookpunten van water T kv en smeltend ijs T t gelijk te stellen aan 100 0 . De goedkeuring van een dergelijk verschil streefde het doel na om de continuïteit van de numerieke waarde van de thermodynamische temperatuurschaal van de Celsius-temperatuurschaal te behouden. T.O., dat de hoeveelheid warmte aangeeft die wordt ontvangen van de verwarming (kokend water) en wordt gegeven aan de koelkast (smeltend ijs), respectievelijk via Q kv en Q tl, en uitgaande van T kv - T tl \u003d 100, krijgen we:

en (6)

Voor elke temperatuur T van de verwarming bij een constante waarde van T t van de koelkast en de hoeveelheid warmte Q t die eraan wordt gegeven door de werkende substantie van de Carnot-machine, hebben we:

(7)

Vergelijking (6) is de vergelijking Celsius thermodynamische temperatuurschaal en laat zien dat de temperatuurwaarde T op deze schaal lineair gerelateerd is aan de hoeveelheid warmte Q die wordt ontvangen door de werkende substantie van de warmtemotor wanneer deze de Carnot-cyclus uitvoert, en als gevolg daarvan niet afhankelijk is van de eigenschappen van de thermodynamische substantie. Eén graad thermodynamische temperatuur is zo'n verschil tussen de lichaamstemperatuur en de smelttemperatuur van ijs, waarbij de arbeid verricht in de omgekeerde Carnot-cyclus gelijk is aan 1/100 van de arbeid verricht in de Carnot-cyclus tussen het kookpunt van water en het smelten van ijs (op voorwaarde dat in beide cycli de hoeveelheid warmte die aan de koelkast wordt afgegeven hetzelfde is).

Uit de definitie van efficiëntie hieruit volgt dat bij de maximale waarde h=1 gelijk moet zijn aan nul T x. Deze laagste temperatuur werd door Kelvin het absolute nulpunt genoemd. De temperatuur op de thermodynamische schaal wordt aangegeven met "K".

De thermodynamische temperatuurschaal gebaseerd op twee vaste punten heeft onvoldoende meetnauwkeurigheid. Het is praktisch moeilijk om de temperaturen van deze punten te reproduceren, aangezien ze zijn zowel afhankelijk van de druk als van het zoutgehalte van het water. Daarom spraken Kelvin en Mendeleev het idee uit van het nut van het construeren van een thermodynamische temperatuurschaal vanuit één referentiepunt.

In 1954 nam het Adviescomité voor Thermometrie van het Internationaal Comité voor Gewichten en Maatregelen een aanbeveling aan om over te gaan tot de definitie van een thermodynamische schaal met behulp van één referentiepunt - het tripelpunt van water (evenwichtspunten van water in de vaste, vloeibare en gasvormige fasen), die gemakkelijk kan worden gereproduceerd in speciale vaten met een fout van niet meer dan 0,0001 K. De temperatuur van dit punt wordt gelijkgesteld aan 273,16 K, d.w.z. boven de smelttemperatuur van ijs met 0,01 K. Dit getal is zo gekozen dat de temperatuurwaarden op de nieuwe schaal praktisch niet zouden verschillen van de oude Celsius-schaal met twee vaste punten. Het tweede referentiepunt is het absolute nulpunt, dat praktisch niet wordt geïmplementeerd, maar een strikt vaste positie heeft.

In 1967 verduidelijkte de XIII Algemene Vergadering over maten en gewichten de definitie van de eenheid van thermodynamische temperatuur in de volgende editie: " Kelvin- 1/273,16 van de thermodynamische temperatuur van het tripelpunt van water. Thermodynamische temperatuur kan ook worden uitgedrukt in graden Celsius:

t = T– 273,15K (8)

Waarom gebruikt in de natuurkunde meerdere temperatuurschalen? Wel, er is - "Celsius" - en dat zou genoeg zijn, en dan - "volgens Fahrenheit", "volgens Reaumur", "volgens Kelvin", en zelfs "volgens Rankin", "volgens Newton" ... iedereen wilde vasthouden aan geschiedenis en wetenschap.

Verhaal

Het woord "temperatuur" ontstond in een tijd dat mensen geloofden dat hetere lichamen een grotere hoeveelheid van een speciale stof bevatten - calorisch dan minder verwarmde. Daarom werd temperatuur waargenomen als de sterkte van een mengsel van lichaamssubstantie en calorieën. Om deze reden worden de maateenheden voor de sterkte van alcoholische dranken en temperatuur hetzelfde genoemd - graden.

Uit het feit dat temperatuur de kinetische energie van moleculen is, is het duidelijk dat het het meest natuurlijk is om het te meten in energie-eenheden (d.w.z. in het SI-systeem in joules). De temperatuurmeting begon echter lang voordat de moleculaire kinetische theorie werd gecreëerd, dus praktische schalen meten de temperatuur in conventionele eenheden - graden.

Kelvin-schaal (K)

Het werd in 1848 voorgesteld door een Engelse wetenschapper William Thomson(ook bekend als Lord Kelvin) als een nauwkeurigere manier om de temperatuur te meten. Op deze schaal vertegenwoordigt het nulpunt, of het absolute nulpunt, de laagst mogelijke temperatuur, dat wil zeggen een bepaalde theoretische toestand van materie waarbij de moleculen volledig stoppen met bewegen. deze waarde werd verkregen door theoretische studie van de eigenschappen van een gas onder nuldruk. Op een schaal van Celsius komt het absolute nulpunt of nul Kelvin overeen met -273,15ºС. Daarom kan in de praktijk 0ºС worden gelijkgesteld aan 273K. Tot 1968 werd de maateenheid kelvin (K) graden Kelvin (ºK) genoemd. Gebruikt in de thermodynamica.

De temperatuur wordt gemeten vanaf het absolute nulpunt (de toestand die overeenkomt met het theoretisch minimum) interne energie lichaam), en één Kelvin is gelijk aan 1/273,15 van de afstand van het absolute nulpunt tot het tripelpunt van water (de toestand waarin ijs, water en waterdamp in evenwicht zijn). De Boltzmann-constante wordt gebruikt om kelvin om te rekenen naar energie-eenheden. Er worden ook afgeleide eenheden gebruikt: kilokelvin, megakelvin, millikelvin, enz.

Celsius (ºC)

In 1742 een Zweedse astronoom Anders Celsius stelde zijn eigen schaal voor, waarin de temperatuur van een mengsel van water en ijs als nul werd genomen en het kookpunt van water werd gelijkgesteld aan 100º. Het honderdste deel van het interval tussen deze referentiepunten wordt als graad genomen. Deze schaal is rationeler dan de Fahrenheit- en Reaumur-schalen en wordt veel gebruikt in de wetenschap en in het dagelijks leven.

Omdat het vries- en kookpunt van water niet goed gedefinieerd zijn, wordt de Celsius-schaal momenteel gedefinieerd in termen van de Kelvin-schaal: graden Celsius is gelijk aan Kelvin, het absolute nulpunt wordt genomen als -273,15 °C. De Celsius-schaal is praktisch erg handig, omdat water heel gewoon is op onze planeet en ons leven erop is gebaseerd. Nul Celsius is een speciaal punt voor meteorologie, omdat het bevriezen van atmosferisch water alles aanzienlijk verandert.

Fahrenheit (ºF)

Het werd in de winter van 1724 voorgesteld door een Duitse wetenschapper Gabriel Fahrenheit. Volgens deze schaal werd het punt als nul genomen, waarop op een zeer koude winterdag (het was in Danzig en Fahrenheit woonde daar), het kwik in de thermometer van de wetenschapper daalde. Als ander uitgangspunt koos hij de temperatuur van het menselijk lichaam. Dit interval is verdeeld in 100 graden. Volgens dit niet al te logische systeem bleek het vriespunt van water (dus nul graden Celsius) op zeeniveau +32º te zijn, en het kookpunt van water +212º. De weegschaal is populair in het VK en vooral in de VS.

Een graad Fahrenheit is 5/9 graden Celsius.

De huidige definitie van de Fahrenheit-schaal is als volgt: het is een temperatuurschaal waarvan 1 graad (1 °F) gelijk is aan 1/180 van het verschil tussen het kookpunt van water en het smelten van ijs bij atmosferische druk, en het smeltpunt van ijs is +32 °F. De temperatuur op de Fahrenheit-schaal is gerelateerd aan de temperatuur op de Celsius-schaal (t ° C) door de verhouding t ° C = 5/9 (t ° F - 32), 1 ° F = 5/9 ° C.

Réaumur-schaal (ºR)

In 1731 een Franse wetenschapper René Antoine de Réaumur stelde een temperatuurschaal voor op basis van het gebruik van alcohol, die de eigenschap heeft uit te zetten (samen met een beschrijving door de alcoholthermometer die hij heeft uitgevonden). Het vriespunt van water werd als onderste referentiepunt genomen. Graad Réaumur willekeurig gedefinieerd als een duizendste van het volume dat alcohol in de tank en buis van de thermometer op het nulpunt inneemt. Onder normale omstandigheden is het kookpunt van water op deze schaal 80º. De schaal van Réaumur is nu universeel buiten gebruik.

Eenheid - graad Réaumur (°R), 1 °R is gelijk aan 1/80 van het temperatuurinterval tussen de referentiepunten - de temperatuur van smeltend ijs (0 °R) en kokend water (80 °R)

1°R = 1,25°C.

Op dit moment is de schaal in onbruik geraakt; hij is het langst bewaard gebleven in Frankrijk, in het thuisland van de auteur.

Rankin-schaal (ºRa)

Werd voorgesteld door een Schotse ingenieur en natuurkundige William Rankin (William John McWorn Rankin (Rankin)). Het nulpunt valt samen met het nulpunt van de thermodynamische temperatuur, en in grootte 1ºRa is het gelijk aan 5/9 K. Dat wil zeggen, het principe is hetzelfde als in de Kelvin-schaal, alleen in afmeting valt de Rankine-schaal niet samen met de Celsius schaal, maar met de Fahrenheit-schaal. Dit temperatuurmeetsysteem heeft geen distributie ontvangen.

Temperatuurconversie tussen hoofdschalen
	Kelvin	Celsius	Fahrenheit
Kelvin (K)		C + 273,15	= (F + 459,67) / 1,8
Celsius (°C)	K − 273,15		= (F - 32) / 1.8
Fahrenheit (°F)	K 1.8 - 459.67	C 1.8 + 32

Vergelijking van temperatuurschalen

Beschrijving	Kelvin	Celsius	Fahrenheit	newton	Réaumur
Absolute nulpunt		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
Smeltpunt van Fahrenheit-mengsel (zout en ijs in gelijke hoeveelheden)	255.37	−17.78		−5.87	−14.22
Vriespunt van water (normale omstandigheden)	273.15
Gemiddelde menselijke lichaamstemperatuur ¹	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
Kookpunt van water (normale omstandigheden)	373.15	100	212
Oppervlaktetemperatuur van de zon	5800	5526	9980	1823	4421

¹ De normale lichaamstemperatuur van de mens is 36,6°C ±0,7°C of 98,2°F ±1,3°F. De algemeen gegeven waarde van 98,6 ° F is een exacte Fahrenheit-conversie van de 19e-eeuwse Duitse waarde van 37 ° C. Aangezien deze waarde volgens moderne concepten niet binnen het bereik van de normale temperatuur valt, kunnen we zeggen dat deze een te grote (onjuiste) nauwkeurigheid bevat. Sommige waarden in deze tabel zijn afgerond.

Vergelijking van Fahrenheit- en Celsius-schalen

(van- Fahrenheit-schaal, o C- Celsius-schaal)

annotatie: Het concept van schaalvergroting. Bestaande soorten schalen en hun reikwijdte. Redenen voor het verschijnen van schalen.

SHKA "LA, zo, en. [Latijns. scala - trappen].- 1 . Liniaal met divisies in verschillende meetinstrumenten. W. thermometer. 2 . Een reeks waarden, cijfers in oplopende of aflopende volgorde (spec.). Temperatuur van de patiënt. Ziektes. Sh. lonen.

Schaaltypes:

Meetschalen worden meestal geclassificeerd op basis van de soorten meetgegevens, die de wiskundige transformaties bepalen die voor een bepaalde schaal zijn toegestaan, evenals de soorten relaties die door de overeenkomstige schaal worden weergegeven. De moderne classificatie van schalen werd in 1946 voorgesteld door Stanley Smith Stevens.

Naamschaal (nominaal, classificatie)

Gebruikt om de waarden van kwalitatieve kenmerken te meten. De waarde van een dergelijk kenmerk is de naam van de equivalentieklasse waartoe het beschouwde object behoort. Voorbeelden van waarden voor kwalitatieve kenmerken zijn de namen van staten, kleuren, automerken, etc. Dergelijke tekens voldoen aan de axioma's van identiteit:

Bij grote getallen klassen gebruiken hiërarchische naamschalen. De bekendste voorbeelden van dergelijke schalen zijn die welke worden gebruikt om dieren en planten te classificeren.

Met de waarden gemeten in de schaal van namen, kunt u slechts één bewerking uitvoeren: hun toeval of mismatch controleren. Op basis van de resultaten van een dergelijke controle is het mogelijk om voor verschillende klassen aanvullend de vulfrequenties (kansen) te berekenen die kunnen worden toegepast verschillende methoden statistische analyse - Chi-kwadraat goodness-of-fit test, Cramer's test voor het testen van de hypothese over de relatie van kwalitatieve kenmerken, etc.

Ordinale schaal (of rang)

Gebouwd op identiteit en bestellen. De onderwerpen in deze schaal zijn gerangschikt. Maar niet alle objecten kunnen ondergeschikt worden gemaakt aan de relatie van orde. Je kunt bijvoorbeeld niet zeggen wat groter is, een cirkel of een driehoek, maar je kunt wel een gemeenschappelijke eigenschap in deze objecten onderscheiden - gebied, en zo wordt het gemakkelijker om ordinale relaties vast te stellen. Voor deze schaal is een monotone transformatie acceptabel. Een dergelijke schaal is grof omdat er geen rekening wordt gehouden met het verschil tussen de onderwerpen van de schaal. Een voorbeeld van zo'n schaal: prestatiescores (onvoldoende, voldoende, goed, uitstekend), Mohs-schaal.

Intervalschaal

Hier is er een vergelijking met de standaard. Door de constructie van een dergelijke schaal kunnen de meeste eigenschappen van bestaande numerieke systemen worden toegeschreven aan getallen die zijn verkregen op basis van subjectieve beoordelingen. Bijvoorbeeld het bouwen van een schaal van intervallen voor reacties. Voor deze schaal is een lineaire transformatie acceptabel. Hierdoor kunt u de testresultaten naar gemeenschappelijke schalen brengen en zo de indicatoren vergelijken. Voorbeeld: Celsius-schaal.

Relatie schaal

In de schaal van verhoudingen werkt de verhouding "zo vele malen meer". Het is de enige van de vier schalen met een absoluut nulpunt. Het nulpunt kenmerkt de afwezigheid van een meetbare kwaliteit. Deze de schaal laat een gelijkvormigheidstransformatie toe (vermenigvuldiging met een constante). Het bepalen van het nulpunt is een moeilijke opgave voor onderzoek, wat een beperking oplegt aan het gebruik van deze schaal. Met behulp van dergelijke schalen kunnen massa, lengte, sterkte, kosten (prijs) worden gemeten. Voorbeeld: Kelvin-schaal (temperaturen gemeten vanaf het absolute nulpunt, met de meeteenheid gekozen in overleg met specialisten - Kelvin).

verschil schaal

De oorsprong is willekeurig, de meeteenheid is ingesteld. Geldige transformaties zijn verschuivingen. Voorbeeld: tijd meten.

Absolute schaal

Het bevat een extra functie - de natuurlijke en ondubbelzinnige aanwezigheid van een meeteenheid. Deze weegschaal heeft er maar één nulpunt. Voorbeeld: het aantal mensen in het publiek.

Van de beschouwde schalen zijn de eerste twee niet-metrisch en de rest metrisch.

Het probleem van de geschiktheid van methoden voor de wiskundige verwerking van meetresultaten houdt rechtstreeks verband met de kwestie van het type schaal. In het algemene geval zijn adequate statistieken die welke invariant zijn met betrekking tot toelaatbare transformaties van de gebruikte meetschaal.

Gebruik in psychometrie. Met behulp van verschillende schalen kunnen verschillende psychologische metingen worden gedaan. De allereerste methoden voor psychologische metingen werden ontwikkeld in de psychofysica. De belangrijkste taak van psychofysici was om te bepalen hoe de fysieke parameters van stimulatie correleren met de subjectieve beoordelingen van sensaties die ermee overeenkomen. Als je deze verbinding kent, kun je begrijpen welke sensatie overeenkomt met een of ander teken. De psychofysische functie legt een verband tussen de numerieke waarde van de schaal fysieke dimensie stimulus en de numerieke waarde van de psychologische of subjectieve reactie op deze stimulus.