Макс Невелов Термодинамический подход[]
Температура — величина, обратная изменению энтропии (степени беспорядка) системы при добавлении в систему единичного количества теплоты: 1/T = ΔS/Δ2\4Q.
В равновесном состоянии температура имеет одинаковое значение для всех макроскопических частей системы. Если в системе два тела имеют одинаковую температуру, то между ними не происходит передачи кинетической энергии частиц (тепла). Если же существует разница температур, то тепло переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой, потому что суммарная энтропия при этом возрастает.
Температура связана также с субъективными ощущениями «тепла» и «холода», связанными с тем, отдает ли живая ткань тепло или получает его.
Некоторые квантовомеханические системы могут находиться в состоянии, при котором энтропия не возрастает, а убывает при добавлении энергии, что формально соответствует отрицательной абсолютной температуре. Однако такие состояния находятся не «ниже абсолютного нуля», а «выше бесконечности», поскольку при контакте такой системы с телом, обладающим положительной температурой, энергия передается от системы к телу, а не наоборот (подробнее см. Квантовая термодинамика).
Свойства температуры изучает раздел физики — термодинамика. Температура также играет важную роль во многих областях науки, включая другие разделы физики, а также химию и биологию.
Что более точное Фаренгейт или Цельсия?
Существует также тот факт, что fahrenheit является более точным масштабом, чем Цельсия , что означает, что разница в температуре между каждой степенью меньше. … так что вы можете быть более точными при измерении температуры, используя Fahrenheit, не прибегая к фракциям и десятикам.
Фаренгейт горячий или холодный?
Степень Fahrenheit
fahrenheit (â ° F) является мерой температуры. Фаренгейт используется в Соединенных Штатах. В градусах Фаренгейта 30 ° очень холодно и 100 ° очень жарко! Левый термометр показывает очень холодный день.
Кто использует Fahrenheit?
Фаренгейт используется в Соединенных Штатах, в его территориях и связанных с ними штатах (все это обслуживается Национальной службой погоды США), а также на Кайманских островах и Либерии для повседневных заявлений. Например, прогнозы погоды в США, приготовление пищи и температура замерзания обычно даются в градусах Фаренгейта.
Фаренгейт такой же, как Цельсия?
Шкала Цельсия и шкала fahrenheit совпадают при -40 ° , что одинаково для обоих. Когда дело доходит до преобразования градусов Цельсия в Келвины, формула еще проще. 0 градусов Цельсия равен 273,15 келвинам.
Почему американцы используют Фаренгейт?
USA Fahrenheit FAQ
Fahrenheit – это масштаб, используемая для измерения температуры на основе точек замораживания и кипения воды. Вода замерзает при 32 градусах и кипит при 212 градусах по Фаренгейту. Это используется в качестве метрики для определения горячей и холодной жизни.
Почему Фаренгейт такой странной?
Это происходит от Даниэля Габриэля Фаренгейта, немецкого ученых, родившегося в Польше в 1686 году. В молодости, Фаренгейт стал одержим термометрами . Это может показаться странным, но измерение температуры было большой проблемой в то время. … Фаренгейт установил ноль при самой низкой температуре, он мог получить смесь воды и соли для достижения.
Почему замерзает 32 градуса?
Температура замерзания воды составляет 32 градуса по Фаренгейту из -за уникальных характеристик молекулы воды, H2O . Молекулы всегда движутся. … замерзание происходит, когда молекулы жидкости настолько холодны, что они замедляются достаточно, чтобы зацепить друг друга, образуя твердый кристалл.
30 градусов Цельсия горячо?
Помните, что когда вы видите прогноз погоды по телевизору, в газете или по радио, что все с 20 градусов вверх будет теплым, более 25 градусов жарко, выше 30 градусов очень жарко .
Кто использует Цельсия?
Из-за широкого распространения метрической системы, в большинстве стран во всем мире-включая неметирическую Либерию и Бирму -используйте Цельсия в качестве своего официального масштаба температуры. Только несколько стран используют Фаренгейт в качестве официального масштаба: Соединенные Штаты, Белиз, Палау, Багамские острова и Кайманские острова.
Кельвин горячий или холодный?
Шкала Кельвина аналогична шкале Цельсия. Ноль градусов определяется как точка замерзания воды в системе Цельсия. Однако нулевая точка в шкале Кельвина определяется как самая холодная температура , известная как «абсолютный ноль».
Кельвин выше Цельсия?
Хотя размер степени одинаково между Кельвином и Цельсисом, нет точки зрения, в которой две шкалы равны: температура Цельсия всегда будет выше, чем Кельвин . Температура Цельсия может быть отрицательной; Кельвин снижается до абсолютного нуля (без отрицательной температуры).
Почему мы добавляем 32 Цельсия в Фаренгейт?
Вы правильно выяснили относительные масштабы для температур F и C, то есть отношение одной степени C до одного градуса F, но, поскольку оба не начинаются в одной и той же нулевой точке, вы должны добавить 32 градусы, которая представляет собой количество смещения между .
Что произошло первым Фаренгейтом или Цельсия?
Даниэль Габриэль Фаренгейт (1686-1736) был немецким физиком, который изобрел алкогольный термометр в 1709 году, а ртутный термометр в 1714 году. В 1724 году он ввел шкалу температуры, которая носит его имя – шкала Фаренгейта. Масштаб Цельсисия температура также называется шкалой «Цельсия».
Кто использует Кельвина?
Шкала Кельвина используется физиками и другими учеными , которым нужно записать очень точные температуры. Шкала Кельвина – единственная единица измерения, включающая температуру для «абсолютного нуля», общее отсутствие любой тепловой энергии.
Измерение в Цельсиях
В России и большинстве стран Европы, говоря о температурных показателях, люди имеют в виду измерение по Цельсию. Температурную шкалу изобрел в 1742 г. Александр Цельсий. Это был незаурядный человек, создавший учебник по арифметике, принявший участие в 4-летнем путешествии и посетивший известные астрономические учреждения. Все же фамилия шведского ученого не сходит с наших уст благодаря его знаменитой шкале, имеющей 100 делений и разработанной благодаря анализу возможных состояний воды.
В основу теории положены особенности видоизменения воды. Вода замерзает при показателях, расположенных ниже нулевой отметки. Температурные показатели, соответствующие процессу превращения воды в лед, названы отрицательными. Процесс закипания воды возможен при отметке в 100% (привычный вид шкале придал Линней, по задумке Цельсия вода закипала при 0 градусов, а таяла – при 100-градусном показателе). Указанные полярные отметки дали ученому возможность рассчитать показатель, равный 1 градусу.
Потом в обиход вошла шкала Кельвина, берущая в учет минимальную температуру, составляющую 0 градусов. Указанные шкалы были приведены в соответствие. Чтобы назвать температурный показатель вещества, высчитанный в Цельсиях, нужно к температурной отметке по шкале, разработанной Кельвином, прибавить 273,15.
Почему в США и других странах используется температуру оценивают в градусах Фаренгейта?
Шкалу Цельсия внедрили в метрическую систему еще в 1790 году. С тех пор эта система стала активно распространяться по всему миру. Даже англоязычные страны постепенно перестали сопротивляться внедрению общепризнанной СИ. В 1965 году Великобритания приняла метрическую систему. А ведь в ней говорится не только о расстоянии и температуре, но и массе, времени, токе и так далее.
Но почему-то единая система так и не прижилась везде, хотя это явно бы помогло как минимум ученым разных стран в их сотрудничестве. Да и разные используемые системы вынуждают производителей выпускать разные приборы для англоязычных стран и для всех остальных. Проблемы можно встретить в чертежных документах, в научных трудах, прямые убытки терпит NASA и т.д.
Но просто взять и перейти к шкале Цельсия не получается. Тут на первый план выходят исторические традиции. В свое время, в 1975 году, в Америке власти пытались внедрить единую систему измерений, но общество просто не приняло ее. Покупатели не могли понять, как считать в граммах и килограммах, водитель не понимали, что им делать с километрами, а прогнозы погоды в градусах Цельсия тоже были непонятными для зрителей. В итоге метрическую комиссию, обеспечивающую переход, пришлось в 1982 году распустить, а закон о внедрении новых измерений к удовольствию жителей отменили. Второй аспект – экономический. Переход экономики США на метрическую систему – крайне затратная история, ведь придется переделывать все чертежи, заново конструировать всю технику, в том числе космическую, перевыпускать товары.
Сегодня шкала Фаренгейта все еще используется в США, а также в Белизе, Либерии, Палау, на Каймановых и Багамских островах. В Канаде одинаково успешно пользуются двумя шкалами, а в Великобритании положительную температуру оценивают в градусах Фаренгейта, тогда как отрицательную – в градусах Цельсия.
Калькулятор и формулы преобразования температуры
Перевод температурных показателей из одной шкалы в другую происходит со строгим соблюдением определенных формул
Важно использовать строгое соотношение показателей, чтобы не допустить ошибки
Особенности формул, которые используются для преобразования температурных значений:
(Фаренгейт – 32): 1,8 = Цельсий
(°С) х 1,8+32 = Фаренгейт.
Пример:
- Чтобы перевести °F в °С: (50 °F – 32): 1,8 = 10 °С.
- Обратный пересчет: 10 °С x 1,8+32 = 50 °F.
А так выглядит общая таблица сравнения самых известных и востребованных температурных шкал:
| Критерий | Значение по Кельвину | Значение по Цельсию | Значение по Фаренгейту | Значение по Реомюру |
| Показатель абсолютного ноля | -273,15 | -459,67 | -218,52 | |
| Температура, при которой происходит таяние смеси Фаренгейта – соли со льдом в равных соотношениях | 255.37 | -17.78 | -14.22 | |
| Температура замерзания воды при нормальных условиях | 273.15 | 32 | ||
| Средний показатель температуры человеческого тела | 310 | 36.8 | 98.2 | 29.6 |
| Температура кипения воды при нормальных условиях | 373,15 | 100 | 212 | 80 |
| Показатель температуры солнечной поверхности | 5800 | 5526 | 9980 | 4421 |
Но это не единственный способ сравнения температурных шкал, которыми сегодня пользуются в разных отраслях и направлениях. Соотношение градусов по разным методам исчисления в порядке от 1 до 35 единиц выглядит следующим образом:
| Цельсий | Кельвин | Реомюр | Фаренгейт |
| 1 | 274 | 0,8 | 33,8 |
| 2 | 275 | 1,6 | 35,6 |
| 3 | 276 | 2,4 | 37,4 |
| 4 | 277 | 3,2 | 39,2 |
| 5 | 278 | 4 | 41 |
| 6 | 279 | 4,8 | 42,8 |
| 7 | 280 | 5,6 | 44,6 |
| 8 | 281 | 6,4 | 46,4 |
| 9 | 282 | 7,2 | 48,2 |
| 10 | 283 | 8 | 50 |
| 11 | 284 | 8,8 | 51,8 |
| 12 | 285 | 9,6 | 53,6 |
| 13 | 286 | 10,4 | 55,4 |
| 14 | 287 | 11,2 | 57,2 |
| 15 | 288 | 12 | 59 |
| 16 | 289 | 12,8 | 60,8 |
| 17 | 290 | 13,6 | 62,6 |
| 18 | 291 | 14,4 | 64,4 |
| 19 | 292 | 15,2 | 66,2 |
| 20 | 293 | 16 | 68 |
| 21 | 294 | 16,8 | 69,8 |
| 22 | 295 | 17,6 | 71,6 |
| 23 | 296 | 18,4 | 73,4 |
| 24 | 297 | 19,2 | 75,2 |
| 25 | 298 | 20 | 77 |
| 26 | 299 | 20,8 | 78,8 |
| 27 | 300 | 21,6 | 80,6 |
| 28 | 301 | 22,4 | 82,4 |
| 29 | 302 | 23,2 | 86 |
| 30 | 303 | 24 | 87,8 |
| 31 | 304 | 24,8 | 89,6 |
| 32 | 305 | 25,6 | 91,4 |
| 33 | 306 | 26,4 | 93,2 |
| 34 | 307 | 27,2 | 95 |
| 35 | 308 | 28 | 96,8 |
Даже из этой короткой таблицы можно увидеть, что существует закономерность в плане увеличения единиц, обозначающих температурные значения по той или иной шкале. Например, в отношении к Цельсию градусы Кельвина увеличиваются на 1 пункт, Реомюра – на 0,8 позиции, Фаренгейта – ровно на 1,8 единицы.
Температурная шкала: виды и различия
Температурная шкала известна человеку с незапамятных времен. Создателем первого термометра считается Галилео Галилей. Точнее, именному ему приписывают совершение невиданного на то время открытия. Конечно, точных температурных значений изобретение ученого не показывает, но указать степень прогрева или охлаждения воздуха оно вполне способно.
Со временем дело Галилея продолжили его последователи. Постепенно начали появляться шкалы Кельвина, Цельсия, Фаренгейта. Каждая из них отличается от другой особенностями измерения температуры воздуха или жидкости, а также другими характеристиками.
Кельвин
Самая загадочная, но при этом – самая интересная температурная шкала. Кстати, температура измеряется просто в кельвинах без слова-приставки «градусы». Примечательной чертой шкалы является то, что исчисление начинается с нуля, которого невозможно достичь. Этому препятствует третье начало термодинамики.
Цельсий
Изначально данная шкала определялась показателем, при котором наблюдалось замерзание воды. Позже ее видоизменили, и за основу была взята точка таяния льда. Таким образом, с течением времени температурный показатель с учетом данной схемы подвергался изменениям и коррективам.
В сравнении с разработкой Фаренгейта, за нулевое деление по Цельсию позже была принята температура, при которой вода начинает кипеть. Создал такую шкалу шведский метеоролог Андерс Цельсий, в честь которого она и была названа.
Исходя из этого, ноль по Цельсию равен 273,15 К (кельвинов). Однако разницы между 1 °С и 1 °К нет. Примечательно, что отрицательных показателей по первому градуснику, созданному шведским ученым, не существовало. Сегодня мы используем так называемую обратную шкалу Цельсия, предложенную Карлом Линнеем.
Фаренгейт
Габриель Фаренгейт был первым изобретателем прибора, который напоминает современный термометр. Однако вместо ртути в качестве столбика-индикатора применялся спирт. За ноль изобретатель выставлял температуру таяния смеси воды со снегом, морской соли и нашатыря. Но есть и вторая версия, согласно которой нулем считалась самая низкая температура воздуха на улице зимой.
Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность “Экономика предприятия”
Однако ученый использовал для своих наблюдений только те характеристики, которые были актуальны для населенного пункта, в котором он жил. Ранее это был немецкий город Данциг, а затем – польский Гданьск. Тогда самой низкой температурой считалась отметка, равная 18 градусам мороза по Цельсию. Но, поскольку отправной точкой для своего изобретения Фаренгейт избрал температуру тела здорового человека, оказалось в итоге, что вода замерзала при +32 градусах, а кипела – при +121 градусах.
На заметку. Шкалу Фаренгейта принято использовать в теплых странах, где климатические условия отличаются стабильностью.
Реомюра
Градус Реомюра – еще одна единица измерения температурного показателя. Она мало известна обычному человеку, не связанному с технической промышленностью или физической наукой. Ведь для идентификации показателя прогрева воздуха или температуры тела в термометрах данный градус не используется. Данная шкала была предложена Р. А. Реомюром в 1730 году.
За основу при разработке данной градации ее изобретатель взял особенности и степень расширения спирта при определенных температурных показателях по шкале Цельсия. Так, согласно наблюдениям и утверждениям ученого, спирт расширяется примерно на 8 % при условии, когда происходит нагрев от температуры таяния льда до достижения точки кипения (это примерно 78 градусов по шкале Цельсия). Поэтому Реомюр установил этот показатель на своем термометре под число 80 градусов.
Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность “Экономика предприятия”
Интересный факт. Со временем шкала Реомюра претерпевала определенные изменения. Теперь же равенство выглядит следующим образом: 100 градусов Цельсия равно 80 градусам по Реомюру. Таким образом, выходит, что 1 °С – это 0,8 °R (краткое обозначение Реомюра). А ведь изначально равенство должно было выглядеть несколько по-другому: 1 °R=0,925°С.
Каждым из вышеописанных методов измеряют температуру воздуха, тела, воды и других жидкостей. Но, поскольку особенности их функционирования разнятся, отличаться будут и числовые отображения градусов.
Температура по Фаренгейту
Измерение по данной шкале – обычное явление. Часто зарубежные медицинские приборы и метеорологические разработки измеряют температуру по шкале Фаренгейта. Данной системе температурных измерений мы обязаны голландскому ученому Фаренгейту; в числе его разработок можно назвать спиртовые и ртутные термометры.
В 20-х годах XVIII в. физик представил Лондонскому Королевскому Обществу собственную температурную шкалу. В начальном варианте за базовую точку принималась температура солевого раствора (вода, лед и хлорид аммония в равных частях). Стабильных показателей можно было добиться при нулевой отметке (-17,78 Градусов по системе Цельсия). При отметке, указаннойФаренгейтом как 32 градуса, смесь начинала плавиться. Третий показатель указывал на оптимальную температуру человека, равную 96 градусам.
Как объяснить наличие дробных показателей? Возможно, они получены по причине того, что нулевая отметка была выбрана в зимний период в городе Гданьске. Впоследствии голландскому ученому пришлось потренироваться для получения хорошо воспроизводимой величины; тогда начал использоваться соляной раствор. У ученого не было возможности получить для работы качественный солевой раствор. Указанные недочеты не смогли помешать популярности температурной шкалы.
Особой любовью шкала Фаренгейта пользовалась в середине прошлого века у англоязычных ученых, ею пользовались промышленности, медицине. Затем европейцы стали отдавать предпочтение системе, разработанной Цельсием. До сих пор американцы измеряют температуру Фаренгейтами; для них понятно, что лучше придерживаться в помещении температуры в 68 °F.
Британские издания в метеорологических сводках придерживаются такого подхода: указывают показатели в Цельсиях и дают перевод для шкалы Фаренгейта. Это позволяет людям самостоятельно выбирать систему отсчета градусов и склоняться к разработке одного из ученых мужей прошлых веков.
Различия в использовании
В Соединенных Штатах система Фаренгейта продолжает оставаться общепринятым стандартом для ненаучного использования. Все другие страны приняли Celsius в качестве основной используемой шкалы. Фаренгейт иногда используется старшими поколениями в англоязычных странах, особенно для измерения более высоких температур. Соединенное Королевство почти исключительно использует шкалу Цельсия с 1970-х годов, за исключением того, что некоторые вещательные компании и публикации до сих пор цитируют температуры воздуха по Фаренгейту изредка в прогнозах погоды для поколений, родившихся до 1950 года, а термометры температуры воздуха продаются до сих пор. показать обе шкалы по той же причине.
Шкала Фаренгейта была основным температурным стандартом для климатических, промышленных и медицинских целей в большинстве англоязычных стран до 1960-х годов. В конце 1960-х и 1970-х годов шкала Цельсия (ранее по Цельсию) была введена правительствами как часть процесса стандартизации метрики.
Сторонники Фаренгейта утверждают, что его предыдущая популярность была связана с удобством Фаренгейта. Единица измерения, составляющая всего 5⁄9 от градуса Цельсия, позволяет более точно передавать измерения, не прибегая к дробным градусам. Кроме того, температура окружающего воздуха в большинстве населенных районов мира имеет тенденцию не выходить далеко за пределы диапазона от 0 ° F до 100 ° F: поэтому шкала Фаренгейта будет отражать воспринимаемые температуры окружающей среды, следующие за 10-градусными полосами, которые появляются в система Фаренгейта. Также, по совпадению, наименьшее ощутимое изменение температуры составляет в среднем один градус Фаренгейта; то есть средний человек может просто обнаружить разность температур на один градус.
Но некоторые сторонники Цельсия утверждают, что их система может быть столь же естественной; Например, они могут сказать, что 0–10 ° C означает холод, 10–20 ° C – умеренный, 20–30 ° C – теплый и 30–40 ° C – горячий.
6. Применение систем измерения температуры
6.1 Кельвин
Кельвин широко применяется в научных исследованиях, особенно в физике и химии. Он используется для измерения температуры в экспериментах, расчетах энергии и тепловых процессов. Также Кельвин используется в астрономии для измерения температуры звезд и космических объектов.
6.2 Цельсий
Цельсий широко используется в повседневной жизни для измерения температуры окружающей среды и веществ. Он применяется в метеорологии для определения погодных условий, в кулинарии для контроля температуры приготовления пищи и в медицине для измерения температуры тела.
6.3 Фаренгейт
Фаренгейт все еще используется в некоторых областях, особенно в Соединенных Штатах. Он применяется в американской метеорологии для определения погодных условий, в некоторых отраслях промышленности и в бытовых приборах, таких как духовки и термометры.
