De mensheid leerde ongeveer 400 jaar geleden temperatuur te meten. Maar de eerste instrumenten, die doen denken aan de huidige thermometers, verschenen pas in de achttiende eeuw. De uitvinder van de eerste thermometer was wetenschapper Gabriël Fahrenheit. In totaal zijn er verschillende temperatuurschalen uitgevonden in de wereld, sommige waren populairder en zijn nog steeds in gebruik, andere zijn geleidelijk buiten gebruik geraakt.

Temperatuurschalen zijn systemen van temperatuurwaarden die met elkaar vergeleken kunnen worden. Aangezien temperatuur geen grootheid is die rechtstreeks kan worden gemeten, wordt de waarde ervan geassocieerd met een verandering in de temperatuurtoestand van een stof (bijvoorbeeld water). Voor iedereen temperatuurschalen stel in de regel twee punten vast die overeenkomen met de overgangstemperaturen van de geselecteerde thermometrische stof in verschillende fasen. Dit zijn de zogenaamde referentiepunten. Voorbeelden zijn het kookpunt van water, het verhardingspunt van goud, etc. Een van de punten wordt als oorsprong genomen. Het interval ertussen is verdeeld in een bepaald aantal gelijke segmenten, die enkelvoudig zijn. Eén graad wordt algemeen aanvaard als een eenheid.

De meest populaire en meest gebruikte temperatuurschalen ter wereld zijn de Celsius- en Fahrenheit-schalen. We zullen echter de beschikbare schalen op volgorde bekijken en proberen ze te vergelijken in termen van gebruiksgemak en praktische voordelen. De meest bekende schalen zijn vijf:

1. De Fahrenheit-schaal is uitgevonden door Fahrenheit, een Duitse wetenschapper. Op een van de koude winterdagen van 1709 daalde het kwik in de thermometer van de wetenschapper tot een zeer lage temperatuur, die hij voorstelde als nul te nemen op de nieuwe schaal. Een ander referentiepunt was de temperatuur van het menselijk lichaam. Het vriespunt van water op de schaal was +32° en het kookpunt +212°. De Fahrenheit-schaal is niet bijzonder doordacht of handig. Voorheen werd het tegenwoordig veel gebruikt - bijna uitsluitend in de Verenigde Staten.

2. Volgens de schaal van Réaumur, uitgevonden door de Franse wetenschapper René de Réaumur in 1731, is het vriespunt van water het laagste referentiepunt. De schaal is gebaseerd op het gebruik van alcohol, die uitzet bij verhitting, een duizendste van het volume alcohol in de tank en buis op nul werd als graad genomen. Deze weegschaal is nu niet meer in gebruik.

3. Volgens de Celsius-schaal (voorgesteld door de Zweed in 1742), wordt de temperatuur van het mengsel van ijs en water (de temperatuur waarbij ijs smelt) als nul genomen, het andere belangrijke punt is de temperatuur waarbij water kookt. Er werd besloten om het interval tussen hen in 100 delen te verdelen, en één deel werd als meeteenheid genomen - graden Celsius. rationeler dan de Fahrenheit-schaal en de Réaumur-schaal, en wordt nu overal gebruikt.

4. De Kelvin-schaal werd in 1848 uitgevonden door Lord Kelvin (Engelse wetenschapper W. Thomson). Op haar nulpunt komt overeen met de laagst mogelijke temperatuur waarbij de beweging van de moleculen van de stof stopt. Deze waarde is theoretisch berekend bij het bestuderen van de eigenschappen van gassen. Op de schaal van Celsius komt deze waarde overeen met ongeveer - 273 ° C, d.w.z. nul in Celsius is 273 K. De maateenheid van de nieuwe schaal was één kelvin (oorspronkelijk "graad Kelvin" genoemd).

5. (met de naam van de Schotse natuurkundige W. Rankin) heeft hetzelfde principe als de Kelvin-schaal en de afmeting is hetzelfde als de Fahrenheit-schaal. Dit systeem is niet veel gebruikt.

De temperatuurwaarden die de Fahrenheit- en Celsius-schaal ons geven, kunnen eenvoudig in elkaar worden omgezet. Bij het vertalen van "in de geest" (dat wil zeggen, snel, zonder speciale tabellen te gebruiken) Fahrenheit-waarden binnen graden Celsius, moet u het oorspronkelijke cijfer met 32 ​​eenheden verminderen en vermenigvuldigen met 5/9. Integendeel (van de Celsius-schaal naar Fahrenheit) - vermenigvuldig de oorspronkelijke waarde met 9/5 en tel 32 op. Ter vergelijking: de temperatuur in Celsius is 273,15 °, in Fahrenheit - 459,67 °.

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 gemeenschappelijke 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 maar En B zijn constante coëfficiënten.

Substitueren in deze vergelijking V \u003d V 1 op t \u003d t 1 en V \u003d V 2 op t \u003d t 2, na transformatie verkrijgen we 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 enkele het interval is de schaalschaal.

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

(3)

Later bleek dat de aflezingen van thermometers met verschillende thermometrische stoffen (kwik, alcohol, enz.), die dezelfde thermometrische eigenschap en een uniforme gradenschaal gebruiken, alleen samenvallen op de referentiepunten, en op andere punten lopen de aflezingen 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 voltooit, 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 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)

Temperatuurschalen

systemen met vergelijkbare numerieke waarden van temperatuur (zie temperatuur). temperatuur is geen direct gemeten grootheid; de waarde ervan wordt bepaald door de temperatuurverandering van elk geschikt voor meting; fysieke eigenschap thermometrische stof (zie Thermometrie). Na het kiezen van een thermometrische substantie en eigenschap, is het noodzakelijk om het referentiepunt en de grootte van de temperatuureenheid in te stellen - graden. Bepaal dus empirische T. sh. In T.sh. meestal worden twee hoofdtemperaturen vastgesteld, overeenkomend met de punten van fase-evenwicht van eencomponentsystemen (de zogenaamde referentie- of constante punten), waarvan de afstand het hoofdtemperatuurinterval van de schaal wordt genoemd. Als referentiepunten worden gebruikt: het tripelpunt van water, de kookpunten van water, waterstof en zuurstof, de stolpunten van zilver, goud, enz. De grootte van een enkel interval (temperatuureenheid) wordt ingesteld als een bepaalde fractie van het hoofdinterval. Voor de oorsprong van T. sh. neem een ​​van de referentiepunten. Je kunt dus de empirische (voorwaardelijke) T. sh bepalen. voor elke thermometrische eigenschap X. Als we accepteren dat de relatie tussen x en temperatuur t lineair, dan de temperatuur t x = n(x t - X 0) / (x N -x 0), waar x t , x 0 en x n - numerieke eigenschapswaarden x bij een temperatuur t op het begin- en eindpunt van het hoofdinterval, ( x N -x 0) /N- graad grootte, P- aantal divisies van het hoofdinterval.

In Celsius-schaal (zie Celsius-schaal) , bijvoorbeeld de temperatuur van stolling van water (smelten van ijs) wordt als referentiepunt genomen, het belangrijkste interval tussen de punten van stollen en koken van water is verdeeld in 100 gelijke delen ( N = 100).

T. s. vertegenwoordigt daarom een ​​systeem van opeenvolgende temperatuurwaarden die lineair gerelateerd zijn aan de waarden van de gemeten fysieke hoeveelheid(deze waarde moet een eenwaardige en monotone functie van temperatuur zijn). In het algemene geval, T. sh. kan verschillen in thermometrische eigenschap (het kan zijn: thermische expansie lichamen, verandering in de elektrische weerstand van geleiders met temperatuur, enz.), door thermometrische substantie (gas, vloeistof, solide), en zijn ook afhankelijk van de referentiepunten. In het eenvoudigste geval, T. sh. verschillen in numerieke waarden die voor dezelfde referentiepunten zijn genomen. Dus in de Celsius (°С), Réaumur (°R) en Fahrenheit (°F) schalen, de punten van smeltend ijs en kokend water bij normale druk toegeschreven aan verschillende betekenissen temperatuur. De verhouding voor het omzetten van temperatuur van de ene schaal naar de andere:

N°C = 0,8 N°R = (1,8 N+32) °F.

Directe herberekening voor thermische breedtegraden die verschillen in basistemperaturen is onmogelijk zonder aanvullende experimentele gegevens. T. sh., die verschillen in thermometrische eigenschap of substantie, zijn significant verschillend. Een onbeperkt aantal empirische T.sh die niet met elkaar samenvallen is mogelijk, aangezien alle thermometrische eigenschappen niet-lineair gerelateerd zijn aan temperatuur en de mate van niet-lineariteit verschillend is voor verschillende eigenschappen, en de werkelijke temperatuur gemeten door empirische T. sh. wordt voorwaardelijk ("kwik", "platina" temperatuur, enz.) genoemd, de eenheid ervan is een voorwaardelijke graad. Onder empirische T. sh. een speciale plaats wordt ingenomen door gasschalen, waarin gassen (stikstof-, waterstof- en heliumgassen) als thermometrische stoffen dienen. Deze T.sh. minder dan andere hangen af ​​van het gebruikte gas en kunnen (door correcties aan te brengen) worden teruggebracht tot de theoretische gastemperatuur. Avogadro, geldig voor een ideaal gas (zie Gasthermometer). Absoluut empirische T. sh. de schaal genoemd, waarvan het absolute nulpunt overeenkomt met de temperatuur waarbij de numerieke waarde van de fysieke eigenschap x = 0(bijvoorbeeld in de Avogadro-gasleiding komt de absolute nultemperatuur overeen met de nuldruk van een ideaal gas). temperatuur- t (x) (volgens empirische T. w.) en t (x) (volgens de absolute empirische T. w.) zijn gerelateerd door de relatie t (x) =t (x) +T 0 (x) , waar t 0 (x- het absolute nulpunt van de empirische T. sh. (de introductie van het absolute nulpunt is een extrapolatie en impliceert niet de implementatie ervan).

De fundamentele tekortkoming van de empirische T. sh. - hun afhankelijkheid van de thermometrische substantie - ontbreekt in de thermodynamische theorie van de thermodynamica, die gebaseerd is op de tweede wet van de thermodynamica (zie Tweede wet van de thermodynamica). Bij het bepalen van de absolute thermodynamische T. sh. (schaal van Kelvin) komen uit de Carnot-cyclus a. Als in de Carnot-cyclus het lichaam dat de cyclus maakt, warmte opneemt Q 1 op temperatuur T1 en geeft warmte Q 2 af bij een temperatuur T2 , dan de relatie T1 / T2 = Q1/ Q2 is niet afhankelijk van de eigenschappen van de werkvloeistof en maakt het mogelijk, volgens de waarden die beschikbaar zijn voor metingen, Q1 En Q2 bepaal de absolute temperatuur. Aanvankelijk werd het hoofdinterval van deze schaal bepaald door de punten van smeltend ijs en kokend water bij luchtdruk, de eenheid van absolute temperatuur kwam overeen met de Algemene Conferentie over Maten en Gewichten) stelde de thermodynamische T. sh. met één referentiepunt - het tripelpunt van water, waarvan de temperatuur 273,16 K is (exact), wat overeenkomt met 0,01 °C. temperatuur- t in absolute thermodynamische T. sh. gemeten in Kelvin Ah (K). Thermodynamische temperatuur, waarbij de temperatuur wordt genomen voor het smeltpunt van ijs t\u003d 0 ° С, wordt celsius genoemd. Relaties tussen temperaturen uitgedrukt in de Celsius-schaal en absolute thermodynamische T.w.:

TK= t°C + 273,15K, N K =N°C ,

dus de grootte van de eenheden in deze schalen is hetzelfde. In de Verenigde Staten en enkele andere landen waar het gebruikelijk is om de temperatuur te meten op de schaal van Fahrenheit, wordt ook absolute Tsh gebruikt. Rankin. Relatie tussen Kelvin en graad Rankine: N K = 1.8 N° Ra, volgens de Rankin-schaal, komt het smeltpunt van ijs overeen met 491,67 ° Ra, het kookpunt van water is 671,67 ° Ra.

Elke empirische T. sh. gereduceerd tot thermodynamische T. sh. de introductie van correcties die rekening houden met de aard van de relatie tussen de thermometrische eigenschap en de thermodynamische temperatuur. Thermodynamische T.sh. wordt niet rechtstreeks uitgevoerd (door de Carnot-cyclus uit te voeren met een thermometrische stof), maar met behulp van andere processen die verband houden met thermodynamische temperatuur. In een breed temperatuurbereik (ongeveer van het kookpunt van helium tot het stolpunt van goud), thermodynamische T. sh. samenvallen met T. sh. Avogadro, zodat de thermodynamische temperatuur wordt bepaald door de gastemperatuur, die wordt gemeten met een gasthermometer. Met meer lage temperaturen ah thermodynamische T. sh. uitgevoerd volgens temperatuur afhankelijkheid magnetische gevoeligheid van paramagneten (zie Lage temperaturen) , op hogere niveaus - volgens metingen van de stralingsintensiteit van een volledig zwart lichaam (zie Pyrometrie) . Uitvoeren van thermodynamische thermodynamica. zelfs met de hulp van T. sh. Avogadro is erg moeilijk, dus in 1927 werd de International Practical Temperature Scale (IPTS) aangenomen, die samenvalt met de thermodynamische T. sh. met de mate van nauwkeurigheid die experimenteel haalbaar is. Alle temperatuurmeetinstrumenten zijn gekalibreerd in MPTS.

Lett.: Popov M.M., Thermometrie en calorimetrie, 2e druk, M., 1954; Gordov A.N., Temperatuurschalen, M., 1966; Burdun G.D., Handbook of the International System of Units, M., 1971; GOST 8.157-75. Praktische temperatuurschalen.

D.I. Sharevskaya.

Groot Sovjet encyclopedie. - M.: Sovjet-encyclopedie. 1969-1978 .

• Temperatuurspanningen
• temperatuur verschil

Zie wat "Temperatuurschalen" zijn in andere woordenboeken:

TEMPERATUURSCHAAL- systemen met vergelijkbare numerieke waarden van temperatuur. Er zijn absolute thermodynamische temperatuurschalen (Kelvin-schaal) en verschillende empirische temperatuurschalen geïmplementeerd met behulp van de eigenschappen van stoffen die afhankelijk zijn van temperatuur ... ... Groot encyclopedisch woordenboek

TEMPERATUURSCHAAL- TEMPERATUURSCHAAL, systemen met vergelijkbare numerieke waarden van temperatuur. Er zijn absolute thermodynamische temperatuurschalen, die gebaseerd zijn op elke eigenschap van een stof die afhangt van de temperatuur (thermische uitzetting, ... ... Moderne Encyclopedie

TEMPERATUURSCHAAL- systemen met vergelijkbare temperatuurwaarden. De temperatuur kan niet direct worden gemeten; de waarde ervan wordt bepaald door de temperatuurverandering van c.l. handig voor fysieke metingen. sv va v va (zie THERMOMETRIE). Thermometrisch svm x kan gasdruk zijn ... Fysieke Encyclopedie- systemen met vergelijkbare numerieke waarden van temperatuur. Om T.sh te bouwen. het is noodzakelijk om de oorsprong van de temperatuurreferentie en de grootte van de temperatuureenheid (graden) te selecteren. Er is een absolute thermodynamische T. sh. (schaal van Kelvin) en verschillende empirische ... Astronomisch woordenboek

TEMPERATUURSCHAAL- systemen met vergelijkbare numerieke waarden van temperatuur. Er zijn buikspieren. thermodynamisch T. s. (schaal van Kelvin) en dec. empirisch T. sh., geïmplementeerd met behulp van eigenschappen in v, afhankelijk van de temperatuur (thermische uitzetting, verandering in elektrische weerstand met temperatuur ... ... Natuurwetenschap. encyclopedisch woordenboek

Temperatuurschalen- door een reeks waarden, die een geordende reeks temperaturen van verschillende waarden weergeeft. Volgens het SI-systeem is de thermodynamische (basis) temperatuurschaal niet afhankelijk van het type thermometrische stoffen en heeft één drievoudig referentiepunt ... ... Encyclopedisch woordenboek van metallurgie

TEMPERATUURSCHAAL- reeksen waarden die een geordende reeks temperaturen van verschillende waarden weerspiegelen. Volgens het SI-systeem is de thermodynamische (basis) temperatuurschaal niet afhankelijk van het type thermometrische stof en heeft één drievoudig referentiepunt ... ... Metallurgisch woordenboek

Graden Celsius- (symbool: °C) een veelgebruikte temperatuureenheid, gebruikt in het International System of Units (SI) samen met de kelvin ... Wikipedia

TEMPERATUURSCHAAL

TEMPERATUURSCHAAL, schaalverdeling voor het meten van temperatuur. Om een ​​temperatuurschaal te maken, moet u een thermometrische parameter kiezen die lineair verandert met de temperatuur (bijvoorbeeld het volume van een gas bij constante druk of de uitzetting van een vloeistof in een buis), twee of meer vaste, gemakkelijk reproduceerbare punten, (bijvoorbeeld de kook- en vriespunten van water) en willekeurige verdelingen (graden genoemd) tussen vaste punten. Als thermometrische parameters kan de uitzetting van gas, alcohol, kwik, elektrische weerstand en golflengte van het licht. De meest voorkomende temperatuurschalen zijn FAHRENHEIT, CELSIUS (Celsius) en KELVIN (of absoluut); ze worden afgekort als ° F, ° C en K. De Fahrenheit-schaal gebruikte oorspronkelijk het vriespunt van water (aangenomen 32 ° F te zijn) en de temperatuur van het menselijk lichaam (96 ° F, later 98,6 ° F) als vast punten. Het interval tussen hen werd gedeeld door 64 graden; Het kookpunt van water wordt geëxtrapoleerd naar 212 ° F. De Celsius-schaal gebruikt de vries- en kookpunten van water als respectievelijk 0°C en 100°C; interval gedeeld door 100 graden. Nul op de Kelvin of thermodynamische schaal (-273,15 °C, -459,67 °F)

Wetenschappelijk en technisch encyclopedisch woordenboek.

Kijk wat de "TEMPERATUURSCHAAL" is in andere woordenboeken:

TEMPERATUURSCHAAL- een reeks numerieke punten op de thermometerschaal, verdeeld binnen een temperatuurinterval dat wordt begrensd door twee punten van constante temperatuur, die als de belangrijkste belangrijkste referentiepunten worden genomen (meestal voor dezelfde fysieke toestanden, bijvoorbeeld temperaturen ... ... Grote Polytechnische Encyclopedie

temperatuur schaal- - [A.S. Goldberg. Engels Russisch energiewoordenboek. 2006] Onderwerpen energie in het algemeen EN temperatuurschaal …

temperatuur schaal- temperatūros skalė statusas Tsritis Energetika apibrėžtis Verčių, nurodančių atitinkamų temperatūros matavimo vienetų seką, visuma. atitikmenys: engl. temperatuur schaal vok. Temperaturskala, fr rus. temperatuurschaal, f prc. echelle de … … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

temperatuur schaal- temperatuurschaal ... Woordenboek van chemische synoniemen I

Nu om de temperatuur van lucht, water, lichaam, enz. We gebruiken de Celsius-schaal, waarbij één graad gelijk is aan 1/100 van het verschil tussen de temperatuur van kokend water en smeltend ijs. Er is ook de schaal van REAUMURE, waarin de graad 1/80 is ... ... Encyclopedie van het Russische leven van de 19e eeuw

Kelvin temperatuurschaal- Thermodynamische temperatuurschaal (TC), waarin 0°K=–273,16°C (1K=1°C). Syn.: absolute temperatuurschaal; Kelvin schaal... Geografie Woordenboek

Fahrenheit temperatuurschaal- Temperatuurschaal met een vriespunt van water van 32 °F en een kookpunt van 212 °F [omrekening naar de temperatuurschaal Celsius (C) gebeurt met de formule: C=(F 32)5/9] ... Geografie Woordenboek

Celsius temperatuurschaal- De temperatuurschaal (t ° С) voorgesteld door de Zweedse astronoom A. Celsius, die het interval tussen het vriespunt en het kookpunt van water in 100 delen verdeelt, zodat het vriespunt van water bij standaard atmosferische druk 0 ° is , en ... ... Geografie Woordenboek

Réaumur temperatuurschaal- Réaumur thermometer — Onderwerpen olie- en gasindustrie Synoniemen Réaumur thermometer EN Reaumur schaal … Technisch vertalershandboek

Rankine temperatuurschaal- - [A.S. Goldberg. Engels Russisch energiewoordenboek. 2006] Energieonderwerpen in het algemeen EN Rankineschaal … Technisch vertalershandboek

Temperatuurschalen

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 een ​​temperatuurschaal te construeren op basis van de keuze van een thermometrische eigenschap. Tegelijkertijd is er geen enkele thermometrische eigenschap die lineair varieert met

temperatuurverandering en is niet afhankelijk van andere factoren in een breed scala aan temperatuurmetingen. De eerste schalen verschenen in de 18e eeuw. Om ze te bouwen, werden twee referentie- of referentiepunten gekozen. t1 En t2, wat de fase-evenwichtstemperaturen zijn van zuivere stoffen. temperatuur verschil t 1 - t 2 het hoofdtemperatuurbereik genoemd.

Fahrenheit (1715), Réaumur (1776) en Celsius (1742) 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(formule 14.27) /8/

t=a+bV,(14.27)

waar maar En B- constante coëfficiënten.

Substitueren in vergelijking (14.27) V=V1 Bij t=t1 En V=V2 Bij t=t2, na transformaties krijgen we de vergelijking (14.28) van de temperatuurschaal /8/

In Fahrenheit, Réaumur en Celsius-schalen, het smeltpunt van ijs t1 kwam overeen met +32, 0 en 0 °, en het kookpunt van water t2- 212, 80 en 100°. Basisafstand t2-t1 in deze schalen is respectievelijk verdeeld in: N= 180, 80 en 100 gelijke delen, en 1/N een deel van elk van de intervallen wordt graden Fahrenheit genoemd - t° F, graden Réaumur - t° R en graden Celsius t °С. Dus voor schalen die volgens dit principe zijn gebouwd, is de graad geen meeteenheid, maar een enkel interval - de schaalschaal.

Gebruik de relatie (14.29) om de temperatuur van de ene gespecificeerde schaal naar de andere te converteren

t°С= 1,25° R=-(5/9)( - 32), (14.29)

Later werd ontdekt dat de meetwaarden van thermometers die verschillende thermometrische stoffen bevatten (bijvoorbeeld kwik, alcohol, enz.), Met dezelfde thermometrische eigenschap en een uniforme gradenschaal, 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 onderhavige geval wordt met name de niet-lineariteit tussen de temperatuur en de verandering in het vloeistofvolume verklaard door het feit dat de temperatuurcoëfficiënt van de volumetrische uitzetting van de vloeistof zelf verandert met de temperatuur, en deze verandering is verschillend voor verschillende dalingen vloeistoffen.

Op basis van het beschreven constructieprincipe kan een willekeurig aantal temperatuurschalen worden verkregen, 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 wordt het rendement van een verbrandingsmotor die werkt op een omkeerbare Carnot-cyclus alleen bepaald door de verwarmingstemperaturen T Nee en koelkast T X en is niet afhankelijk van de eigenschappen van de werkstof, dus de efficiëntie wordt berekend met de formule (14.30) /8/

(14.30)

waar Q Nee 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 vergelijking (14.31) /8/ te gebruiken om de temperatuur te bepalen

T N / T X \u003d Q N / Q X , (14.31)

Door het ene object als verwarming en het andere als koeler te gebruiken en ertussen een Carnot-cyclus uit te voeren, is het daarom mogelijk om de verhouding van de temperaturen van de objecten te 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 werkende (thermometrische) stof en wordt de absolute temperatuurschaal genoemd. Om ervoor te zorgen dat de absolute temperatuur (en niet alleen de verhouding) een bepaalde waarde heeft, werd voorgesteld om het verschil in thermodynamische temperaturen tussen de kookpunten van water te nemen T KV en smeltend ijs T TL, gelijk aan 100 °. De goedkeuring van een dergelijke waarde van het verschil streefde het doel na om de continuïteit van de numerieke uitdrukking van de thermodynamische temperatuurschaal van de Celsius-temperatuurschaal te behouden. Dus, aanduiding van de hoeveelheid warmte die wordt ontvangen van de verwarming (kokend water) en die aan de koelkast wordt gegeven (smeltend ijs), respectievelijk door Q HF En Q TL en accepteren TKV - TTL == 100, met (14.31) verkrijgen we de gelijkheid (14.32) en (14.33)

(14.32)

(14.33)

Voor elke temperatuur t verwarming op constante temperatuur T TL koelkast en de hoeveelheid warmte Q TL, gegeven door de werkende substantie van de Carnot-machine, zullen we de gelijkheid (14.34) /8/ hebben

(14.34)

Expressie (14.34) is de vergelijking Celsius thermodynamische temperatuurschaal en laat zien dat de temperatuurwaarde t op deze schaal is lineair gerelateerd aan de hoeveelheid warmte Q verkregen door de werkende substantie van de warmtemotor wanneer deze de Carnot-cyclus voltooit, en is daardoor niet afhankelijk van de eigenschappen van de thermometrische substantie. Eén graad thermodynamische temperatuur is zo'n verschil tussen de lichaamstemperatuur en de smelttemperatuur van ijs, waarbij de arbeid verricht in de omkeerbare Carnot-cyclus gelijk is aan 1/100 van de arbeid verricht in de Carnot-cyclus tussen de temperatuur van kokend water en smeltend ijs (mits in beide cycli de hoeveelheid warmte die aan de koelkast wordt afgegeven hetzelfde is). Uit uitdrukking (14.30) volgt dat bij de maximale waarde 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 t K. Als in een uitdrukking die beschrijft: gaswet Gay-Lussac: (waar Ro- druk op t=0 °C; - temperatuurcoëfficiënt van druk), vervang de temperatuurwaarde gelijk aan - , dan de gasdruk P t nul zal worden. Het ligt voor de hand om aan te nemen dat de temperatuur waarbij de beperkende minimale gasdruk wordt verschaft zelf de laagst mogelijke is en op de absolute Kelvin-schaal als nul wordt beschouwd. Daarom is de absolute temperatuur

Uit de wet van Boyle-Mariotte is bekend dat voor gassen de temperatuurcoëfficiënt van druk a gelijk is aan de temperatuurcoëfficiënt van volume-expansie. Experimenteel werd gevonden dat voor alle gassen bij een druk die neigt naar nul, in het temperatuurbereik van 0-100 °C, de temperatuurcoëfficiënt van volume-uitzetting = 1/273,15.

De nulwaarde van de absolute temperatuur komt dus overeen met °C. De smelttemperatuur van ijs op absolute schaal zal zijn Naar\u003d\u003d 273,15 K. Elke temperatuur in de absolute Kelvin-schaal kan worden gedefinieerd als (waar t temperatuur in °C). Opgemerkt moet worden dat één graad Kelvin (1 K) overeenkomt met één graad Celsius (1 ° C), aangezien beide schalen op dezelfde vaste punten zijn gebaseerd. De thermodynamische temperatuurschaal gebaseerd op twee referentiepunten (de smelttemperatuur van ijs en het kookpunt van water) had onvoldoende meetnauwkeurigheid. In de praktijk is het moeilijk om de temperaturen van deze punten te reproduceren, omdat ze afhankelijk zijn van drukveranderingen en kleine onzuiverheden in het water. Kelvin en, onafhankelijk van hem, D.I. Mendelejev gaven hun mening over het nut van het construeren van een thermodynamische temperatuurschaal op basis van 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 (het evenwichtspunt 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. 0,01 K boven de temperatuur van het ijssmeltpunt. 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 niet experimenteel is gerealiseerd, maar een strikt vaste positie heeft. In 1967 verduidelijkte de XIII Algemene Conferentie over Maten en Gewichten de definitie van de eenheid van thermodynamische temperatuur in de volgende editie: "Kelvin-1/273.16" een deel van de thermodynamische temperatuur van het tripelpunt van water." Thermodynamische temperatuur kan ook worden uitgedrukt in graden Celsius: t= T- 273.15 K. Het gebruik van de tweede wet van de thermodynamica, voorgesteld door Kelvin om het begrip temperatuur vast te stellen en een absolute thermodynamische temperatuurschaal te construeren die niet afhankelijk is van de eigenschappen van een thermometrische substantie, is van groot theoretisch en fundamenteel belang. De implementatie van deze schaal met een warmtemotor die werkt volgens een omkeerbare Carnot-cyclus als thermometer is echter praktisch onmogelijk.

De thermodynamische temperatuur is gelijk aan de thermische gastemperatuur die wordt gebruikt in de vergelijkingen die de wetten van ideale gassen beschrijven. De gasthermische temperatuurschaal is gebouwd op basis van een gasthermometer, waarin een gas als thermometrische substantie wordt gebruikt, die qua eigenschappen in de buurt komt van Ideaal gas. De gasthermometer is dus een echt hulpmiddel voor het reproduceren van de thermodynamische temperatuurschaal. Er zijn drie soorten gasthermometers: constant volume, constante druk en constante temperatuur. Gewoonlijk wordt een gasthermometer met constant volume gebruikt (Figuur 14.127), waarbij de verandering in gastemperatuur evenredig is met de verandering in druk. De gasthermometer bestaat uit een cilinder 1 en verbindingsbuis 2, gevuld via de klep 3 waterstof, helium of stikstof (voor hoge temperaturen). Verbindingsbuis 2 aangesloten op een buis 4 tweepijpsdrukmeter, waarin de buis 5 kan omhoog of omlaag worden bewogen dankzij de flexibele aansluitslang 6. Wanneer de temperatuur verandert, verandert het volume van het systeem gevuld met gas, en om het op zijn oorspronkelijke waarde te brengen, de buis 5 beweeg verticaal tot het kwikniveau in de buis 4 niet uitgelijnd met as X-X. Tegelijkertijd, de kolom van kwik in de buis 5, gemeten vanaf het niveau X-X, komt overeen met de gasdruk R in een ballon.

Figuur 14.127 - Schema van een gasthermometer

algemeen gemeten temperatuur t bepaald ten opzichte van een referentiepunt, bijvoorbeeld ten opzichte van de temperatuur van het tripelpunt van water T0, waarbij de druk van het gas in de cilinder zal zijn Ro. De gewenste temperatuur wordt berekend met de formule (14.35)

(14.35)

Gasthermometers worden gebruikt in het interval ~ 2- 1300 K. De fout van gasthermometers ligt binnen 3-10-3 - 2-10-2 K, afhankelijk van de gemeten temperatuur. Het bereiken van dergelijke hoge precisie meting is een complexe taak waarbij rekening moet worden gehouden met tal van factoren: afwijkingen van de eigenschappen van een echt gas van een ideaal gas, de aanwezigheid van onzuiverheden in het gas, sorptie en desorptie van gas door de wanden van de cilinder, diffusie van gas door de wanden, verandering in het volume van de cilinder van temperatuur, temperatuurverdeling langs de verbindingsbuis.

Vanwege de grote complexiteit van het werken met gasthermometers is geprobeerd meer te vinden eenvoudige methoden reproductie van de thermodynamische temperatuurschaal.

Op basis van studies die in verschillende landen werden uitgevoerd, werd op de VII Algemene Conferentie over Maten en Gewichten in 1927 besloten om de thermodynamische schaal te vervangen "praktische" temperatuurschaal en bel haar internationale temperatuurschaal. Deze schaal was consistent met de thermodynamische schaal van Celsius, voor zover het kennisniveau van die tijd dat toestond.

Om de internationale temperatuurschaal te bouwen, werden zes reproduceerbare referentiepunten gekozen, waarvan de temperaturen op de thermodynamische schaal in verschillende landen zorgvuldig werden gemeten met behulp van gasthermometers en de meest betrouwbare resultaten werden aanvaard. Met behulp van vaste punten worden referentie-instrumenten gekalibreerd om de internationale temperatuurschaal te reproduceren. In de intervallen tussen de referentiepunten worden de temperatuurwaarden berekend volgens de voorgestelde interpolatieformules die de relatie bepalen tussen de meetwaarden van standaardinstrumenten en de temperatuur op internationale schaal. In 1948, 1960 en 1968 een aantal verduidelijkingen en aanvullingen zijn aangebracht op de bepalingen op de internationale temperatuurschaal, aangezien op basis van verbeterde meetmethoden verschillen zijn gevonden tussen deze schaal en de thermodynamische schaal, vooral bij hoge temperaturen, en ook vanwege de noodzaak tot de temperatuurschaal uitbreiden naar lagere temperaturen. Op dit moment is de verbeterde schaal die is aangenomen op de XIII Conferentie over maten en gewichten onder de naam "Internationale praktische temperatuurschaal 1968" (IPTP-68) van kracht. De definitie "praktisch" geeft aan dat deze temperatuurschaal over het algemeen niet samenvalt met de thermodynamische schaal. MPTSh-68 temperaturen worden geleverd met een index ( T68 of t68).

MPTSh-68 is gebaseerd op 11 vaste hoofdpunten, weergegeven in Tabel 9. Naast de belangrijkste zijn er 27 secundaire vaste punten die het temperatuurbereik van 13,956 tot 3660 K (van -259.194 tot 3387 °C) bestrijken. De numerieke waarden van temperaturen in tabel 14.4 komen overeen met de thermodynamische schaal en worden bepaald met behulp van gasthermometers.

Als referentiethermometer in het temperatuurbereik van 13,81 tot 903,89 K (630,74 ° C - het stolpunt van antimoon - het secundaire referentiepunt), wordt een platinaweerstand-thermische omzetter genomen. Dit interval is verdeeld in vijf subintervallen, voor elk waarvan interpolatieformules zijn gedefinieerd in de vorm van veeltermen tot en met de vierde graad. In het temperatuurbereik van 903,89 tot 1337,58 K wordt een referentie platina-platina-rhodium thermo-elektrische thermometer gebruikt. De interpolatieformule die de thermo-elektromotorische kracht relateert aan de temperatuur is hier een polynoom van de tweede graad.

Voor temperaturen boven 1337,58 K (1064,43°C) wordt MPTS-68 gereproduceerd met een quasi-monochromatische thermometer met behulp van de stralingswet van Planck.

Tabel 14.4 - Belangrijkste referentiepunten van IPTS-68