Какие шкалы измерения температуры существуют: обзор и особенности (7 видео)

Измерение температуры является одним из важных параметров в нашей жизни. Оно позволяет нам контролировать отопление и кондиционирование в помещениях, определять погодные условия и многое другое. Но какие существуют шкалы измерения температуры и чем они отличаются? В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные шкалы и их особенности.

Одной из самых популярных шкал измерения температуры является Цельсий. Эта шкала была предложена шведским астрономом Андерсом Цельсием в 18 веке. На шкале Цельсия, точка замерзания воды определяется как 0 градусов, а точка кипения воды — как 100 градусов. Шкала Цельсия широко используется в повседневной жизни, а также в научных и технических областях.

Еще одной из распространенных шкал измерения температуры является Фаренгейт. Эту шкалу предложил немецкий физик Даниэль Габриэль Фаренгейт в 18 веке. На шкале Фаренгейта, точка замерзания воды определена как 32 градуса, а точка кипения воды — как 212 градусов. Шкала Фаренгейта широко используется в Соединенных Штатах и некоторых других странах. Она также используется в медицине для измерения температуры тела человека.

Кроме того, существуют и другие шкалы измерения температуры, такие как Кельвин, Ранкин и Реомюр. Шкала Кельвина вводит абсолютный ноль, что является физической нижней границей температур и соответствует -273,15 градусам по Цельсию. Шкала Ранкина используется в научных и технических расчетах. А шкала Реомюра, предложенная шведским физиком Андерсом Реомюром, редко используется в настоящее время.

Содержание

Как измеряют температуру: обзор и особенности
Какие шкалы существуют
Шкала Цельсия, Фаренгейта и Кельвина
5. Шкала Ранкина, Делиля и Ньютона
Как выбрать правильную шкалу измерения температуры?
Выбор шкалы Цельсия для наиболее распространенных измерений
Кельвин — шкала для научных и физических расчетов
Фаренгейт для американской системы измерений
Особенности каждой шкалы
📸 Видео

Видео:Что такое шкала Фаренгейта? [Veritasium]Скачать

Как измеряют температуру: обзор и особенности

Наиболее распространенным методом измерения температуры является использование термометра. Термометры могут быть ртутные, электронные или инфракрасные, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Ртутные термометры основаны на измерении уровня расширения ртути при изменении температуры. Эта техника очень точная, но требует осторожного обращения с ртутью, так как она является ядовитой.

Электронные термометры измеряют температуру с использованием электрического сопротивления или изменения электромагнитного излучения. Они более безопасны в использовании, но могут быть менее точными, особенно при экстремальных температурах.

Инфракрасные термометры используют инфракрасное излучение, испускаемое объектом, чтобы определить его температуру. Эти термометры обладают высокой точностью и могут измерять температуру без контакта с объектом, что делает их удобными для использования в некоторых приложениях.

Кроме термометров, температуру также можно измерять с помощью термопары — устройства, состоящего из двух разных металлических проводов, которые создают электрический ток при наличии разности температур. Термопарами можно измерять очень высокие и очень низкие температуры, но они могут быть менее точными по сравнению с термометрами.

Каждый метод измерения температуры имеет свои преимущества и недостатки, и выбор метода зависит от конкретного приложения и требований по точности и удобству использования.

Видео:Температура, способы ее измерения, температурные шкалы. 8 класс.Скачать

Какие шкалы существуют

Существует несколько различных шкал измерения температуры. Каждая из них имеет свои особенности и применяется в различных областях научных и технических исследований.

Наиболее распространенными шкалами измерения температуры являются:

Шкала Цельсия (°С): Эта шкала основана на делении интервала между точками плавления и кипения воды на 100 равных частей. Точка кипения воды при нормальном давлении равна 100 °С, а точка плавления воды при нормальном давлении равна 0 °С.
Шкала Фаренгейта (°F): Эта шкала используется в США и некоторых других странах. Она также основана на делении интервала между точками плавления и кипения воды, но на этой шкале точка кипения воды при нормальном давлении равна 212 °F, а точка плавления воды при нормальном давлении равна 32 °F.
Шкала Кельвина (K): Шкала Кельвина используется в научных и физических расчетах. Она основана на абсолютной нулевой точке, которая равна -273,15 °C. На шкале Кельвина отсчет идет только в положительных значениях, где абсолютный ноль равен 0 K.

Помимо этих основных шкал, существуют также и другие меньше распространенные шкалы, такие как шкала Ранкина, шкала Делиля и шкала Ньютона. Они имеют свои особенности и применяются в определенных областях научных исследований.

Выбор правильной шкалы зависит от ситуации и цели измерений. Для наиболее распространенных обыденных измерений наиболее удобно использовать шкалу Цельсия. Для научных и физических расчетов, а также в единицах СИ, применяется шкала Кельвина. Шкала Фаренгейта наиболее распространена в США и используется в американской системе измерений.

Шкала Цельсия, Фаренгейта и Кельвина

Шкала Цельсия является наиболее распространенной и применяется во многих странах мира. Она основана на делении температуры на интервалы, где 0 градусов Цельсия соответствуют точке замерзания воды, а 100 градусов Цельсия – точке кипения воды при нормальных атмосферных условиях. В этой шкале положительные значения обозначают повышение температуры, а отрицательные значения – понижение, и 0 градусов Цельсия соответствуют абсолютному нулю – наименьшей возможной температуре.

Шкала Фаренгейта широко используется в Соединенных Штатах Америки и некоторых других странах. Она также основана на делении температуры на интервалы, но с различными точками отсчета. В шкале Фаренгейта 32 градуса соответствуют точке замерзания воды, а 212 градусов – точке ее кипения при нормальных атмосферных условиях. Температура тела человека по данной шкале составляет около 98,6 градусов Фаренгейта.

Шкала Кельвина, названная в честь физика Уильяма Томсона (лорда Кельвина), используется в научных и физических расчетах. Она основана на абсолютной температуре, где абсолютный ноль равен 0 К. В шкале Кельвина интервалы измерения соответствуют таким же интервалам в шкале Цельсия (разница в значениях температуры между двумя точками на шкале Цельсия и Кельвина одинакова), но при этом в ней не могут быть отрицательные значения, так как отсчет начинается с абсолютного нуля.

Шкала	Точка замерзания воды	Точка кипения воды	Абсолютный ноль
Шкала Цельсия	0 °C	100 °C	-273.15 °C
Шкала Фаренгейта	32 °F	212 °F	-459.67 °F
Шкала Кельвина	273.15 K	373.15 K	0 K

При выборе правильной шкалы измерения температуры необходимо учитывать конкретную ситуацию и ее требования. Для большинства повседневных измерений, таких как измерение температуры окружающей среды или человеческого тела, наиболее удобна и практична шкала Цельсия. В научных и физических расчетах, а также при работе с экстремальными температурами чаще всего используется шкала Кельвина. В американской системе измерений шкала Фаренгейта является основной и широко применяется в различных областях, от погоды до медицины.

Каждая из этих шкал имеет свои особенности и применяется в разных странах и областях на основе их удобства и нужд пользователей. Определение правильной шкалы для конкретной ситуации является важным шагом для точного измерения и интерпретации температурных данных.

5. Шкала Ранкина, Делиля и Ньютона

Помимо шкал Цельсия, Фаренгейта и Кельвина, существуют и другие шкалы измерения температуры.

Шкала Ранкина, названная в честь шотландского инженера Уильяма Ранкина, используется в некоторых научных областях. Эта шкала основана на абсолютном нуле, как и шкала Кельвина, и имеет такую же градуировку. Разница между шкалой Ранкина и Кельвина заключается только в точке отсчета. Таким образом, значение 0 на шкале Ранкина соответствует абсолютному нулю.

Шкала Делиля, разработанная английским физиком Даниэлем Габриэлем Делилем, включает отрицательные значения температуры. Она основана на делении разности между кипением и замерзанием воды на 100 частей. Таким образом, 0 на шкале Делиля соответствует точке замерзания воды, а 100 — точке ее кипения.

Шкала Ньютона, предложенная французским физиком Исааком Ньютоном, основывается на двух точках: 0 — точка замерзания воды, а 33 — точка его кипения. Эта шкала не получила широкого распространения и используется в основном в историческом контексте.

Выбор между шкалами зависит от конкретных требований и контекста измерений. Шкала Ранкина обычно используется в научных и физических расчетах, где важно иметь абсолютные значения температуры. Шкала Делиля может применяться при измерениях в лаборатории, где точка замерзания и кипения воды удобно лежат в интервале от 0 до 100. Шкала Ньютона, как уже упоминалось, имеет ограниченное применение.

Видео:Температура и её измерениеСкачать

Как выбрать правильную шкалу измерения температуры?

Выбор правильной шкалы измерения температуры зависит от конкретной ситуации и предпочтений. Важно учитывать, какие единицы измерения приняты в данной области науки или в определенных странах.

Существует несколько основных шкал измерения температуры: Цельсия, Кельвина и Фаренгейта. Каждая из них имеет свои преимущества и особенности, и правильный выбор будет зависеть от задачи, которую вы пытаетесь решить.

Шкала Цельсия — наиболее распространенная в мире и широко используется в народном хозяйстве и повседневной жизни. Она основана на делении интервала температур между точками замерзания и кипения воды на 100 равных частей. Плюс 100 градусов Цельсия соответствует температуре кипения воды, а минус 100 градусов — температуре замерзания воды.

Шкала Кельвина — шкала абсолютной термодинамики, на которой ноль градусов Кельвина соответствует абсолютному нулю (наименьшей температуре, при которой все движение молекул прекращается). Шкала Кельвина широко используется в научных и физических расчетах, а также в международном стандарте СИ (Системы Международных Единиц).

Шкала Фаренгейта — шкала, наиболее часто используемая в США. На ней точка замерзания воды составляет 32 градуса, а точка кипения — 212 градусов. Разница между точками кипения и замерзания воды на шкале Фаренгейта составляет 180 градусов.

Важно помнить, что при переводе из одной шкалы в другую необходимо учесть особенности и разницу в начальных точках каждой шкалы.

В итоге, при выборе правильной шкалы измерения температуры следует учитывать область применения, национальные стандарты, а также особенности конкретной задачи или исследования.

Выбор шкалы Цельсия для наиболее распространенных измерений

При выборе шкалы Цельсия для измерений следует учитывать следующие особенности:

Преимущества

Недостатки

Достаточно широкое применение в мире;
Относительно проста в использовании и понимании;
Универсальная шкала для большинства научных и инженерных расчетов;
Шкала, которая легко переводится в другие одиницы измерения температуры.

Низкое разрешение для точных научных и физических расчетов;
Неудобство в использовании для американской системы измерений, где преимущественно используется шкала Фаренгейта;
Не учитывает экстремально низкие и высокие температуры.

Несмотря на некоторые ограничения, шкала Цельсия остается наиболее выбираемой для большинства измерений в повседневной жизни, научных и инженерных областях. Она обеспечивает достаточную точность и понятность результатов измерения температуры. При необходимости перевода в другие шкалы, существуют формулы для конвертации значений.

Кельвин — шкала для научных и физических расчетов

Шкала Кельвина, также известная как абсолютная шкала температуры, используется в научных и физических расчетах. Она основана на термодинамической шкале, которая определяет нулевую температуру абсолютного ноль, что эквивалентно -273,15 градусам Цельсия.

На шкале Кельвина, температура измеряется в Кельвинах (К), где каждая единица соответствует одной градации шкалы. Два основных свойства шкалы Кельвина делают ее идеальной для научных расчетов:

Абсолютный ноль: На шкале Кельвина абсолютный ноль соответствует отсутствию теплового движения, что делает ее отличной от других шкал, где нуль обусловлен произвольным выбором.
Линейность: Шкала Кельвина имеет линейную зависимость между изменением температуры и уровнем энергии. Это обеспечивает простоту и точность при проведении физических расчетов.

В научных лабораториях и при расчетах кельвины обычно используются вместо градусов Цельсия или Фаренгейта. Это связано с тем, что молекулярные и атомные процессы, такие как химические реакции или физические свойства веществ, зависят от уровня энергии, который более точно отразиться на шкале Кельвина.

Также, использование шкалы Кельвина позволяет проще проводить расчеты в физике, через использование законов термодинамики и других физических законов, так как эти законы часто используют абсолютные значение температуры.

Фаренгейт для американской системы измерений

Особенностью шкалы Фаренгейта является то, что ее нулевая точка (-459.67°F) соответствует абсолютному нулю температуры. Однако абсолютный ноль на данной шкале не достижим при нормальных условиях.

Шкала Фаренгейта имеет некоторые отличия от шкалы Цельсия. Например, подразделение между точками кипения и замерзания воды на шкале Фаренгейта составляет 180 градусов, в то время как на шкале Цельсия разница составляет всего 100 градусов. Поэтому значения температуры на шкале Фаренгейта будут выше, чем на шкале Цельсия.

Шкала Фаренгейта все еще широко используется в различных сферах, включая погодные прогнозы, температурные рекорды, настройку домашних термометров и другие области, связанные с американской системой измерений.

Видео:Альтернативные температурные шкалыСкачать

Особенности каждой шкалы

Каждая шкала измерения температуры обладает своими особенностями, которые определяют ее уникальные применения и значения. Рассмотрим особенности каждой из самых известных шкал: Цельсия, Фаренгейта, Кельвина, Ранкина, Делиля и Ньютона.

Шкала Цельсия: Одна из самых распространенных шкал измерения температуры. Основным ее преимуществом является простота и понятность. 0 градусов Цельсия соответствует точке замерзания воды, а 100 градусов — точке ее кипения при нормальном атмосферном давлении. Используется в повседневной жизни для измерения температуры воздуха, воды, пищи и т.д.
Шкала Фаренгейта: Шкала, которая используется в американской системе измерений. Основной недостаток этой шкалы заключается в ее меньшей понятности, поскольку ноль градусов Фаренгейта соответствует точке замерзания соленой воды, а 100 градусов — телепередаче температуры тела здорового человека. Несмотря на это, шкала Фаренгейта все еще широко используется в США для обозначения температуры окружающей среды, бытовых приборов и систем отопления и охлаждения.
Шкала Кельвина: Международная система единиц измерения температуры. Шкала Кельвина основана на абсолютной нулевой точке, которая соответствует минимально возможной температуре во Вселенной. Нуль градусов Кельвина равен -273,15 градусов Цельсия. Основное преимущество шкалы Кельвина заключается в ее использовании в физических и научных расчетах. Также шкала Кельвина широко используется при измерении очень низких температур, например, при работе со суперпроводниками.
Шкала Ранкина: Отличительной особенностью этой шкалы является ее использование в аэродинамических и тепловых расчетах. Шкала Ранкина основана на шкале Кельвина, где каждая единица Ранкина равна одной единице Кельвина плюс 459,67. Используется в научных и технических расчетах, когда необходимо представить температуру в виде абсолютных значений.
Шкала Делиля: Используется в некоторых областях химии и физики, особенно в связи с изучением теплоты. Шкала Делиля основана на шкале Цельсия, где каждая единица Делиля равна одной двадцатой части градуса Цельсия. Нуль градусов Делиля соответствует нулю градусам Цельсия.
Шкала Ньютона: Используется для измерения температуры в научных исследованиях, связанных с физикой и химией. Шкала Ньютона основана на шкале Цельсия, где каждая единица Ньютона равна одной стомиллионной части градуса Цельсия. Нуль градусов Ньютона соответствует точке замерзания ртути по шкале Цельсия.

Изучая особенности каждой шкалы измерения температуры, можно выбрать наиболее подходящую для конкретных целей и задач. Как правило, Цельсия используется для повседневных измерений, Кельвина — для научных и физических расчетов, а Фаренгейта — для американской системы измерений. Однако, в зависимости от специфики работы или научных исследований, выбор может варьироваться.