Градусы Цельсия, Фаренгейта, Кельвина

Чтобы ответить на вопрос «Откуда взялись все эти градусы и шкалы температур и почему не пользоваться одной» нужно начать с самого начала…

Самым первым термометром (на самом деле термоскопом) с очень большой натяжкой можно считать изобретение Галилео Галилея в самом конце 16-ого века. Вот только температуры он не измерял, на нем даже значений никаких нанесено не было.

 

 

Сейчас можно купить сувенир называющийся термометром Галилея и кое-как понять, холодно сейчас или жарко он поможет. Первые устройства приписываемые Галилею и современникам были воздушными и дать сколько-нибудь точную цифру поэтому не могли.

Что-то действительно похожее на современный прибор появилось во Флоренции во второй половине 17-го века.

Флорентийцы знали, что использовать воду в термометре нельзя, она ведь замерзнет, поэтому применяли винный спирт, деления на трубку с жидкостью наносились так, чтобы она не опускалась ниже 10 и не поднималась выше 40, таким образом всего делений было 50.
Роберт Гук, известный нам открытием связи между деформацией тела и приложенной к нему силой (Закон Гука) и, что важно для этой истории, постоянной температуры кипения воды и таяния льда, в 1663 году изготовил прибор, где в качестве ноля была отмечена температура при которой лед тает, а в качестве термометрической жидкости использовался подкрашенный красным спирт.
Ньютону, для его исследований, понадобилось измерять температуру. В качестве нулевого деления им была выбрана температура замерзания пресной воды, а рабочей жидкостью в приборе было льняное масло.
Ньютон употребил термин «термометр», но слово «температура» не употреблял, вместо этого используя «градусы теплоты». Второй реперной точкой знаменитый ученый избрал температуру тела человека 12 градусов Ньютона. Число 12 здесь неспроста, оно взято по аналогии с числом месяцев в году.
Датчанин Олаф Рёмер предложил за нуль принять температуру замерзания соленой воды, а в качестве второй точки — температуру человека. Олаф был хорошо знаком со следующим нашим героем, вы сразу же заметите общие идеи.

Градусы Фаренгейта

Первым человеком создавшим почти современный термометр был Габриель Фаренгейт. Он стал применять вместо спирта ртуть. По текущей шкале Фаренгейта температура замерзания воды 32 градуса, а кипения — 212.

Сам изобретатель устанавливал в качестве ноля температуру таяния смеси воды со льдом, морской солью (хлорид натрия) и нашатырем (хлорид амония). По второй распространенной версии за ноль была принята просто температура зимой на улице.

Прибор из 18-го века
Второй точкой отсчета стала температура тела человека. С этим значением связана занятная история.

В качестве эталонного человека, температуру которого он измерял для опыта, физик выбрал свою жену. Только не учел, что она была в то время нездорова и ее «нормальная» температура ее составила бы сейчас 37,8 градуса Цельсия, а не 36,6. Так 100 градусов Фаренгейта соответствовали 37,7 °C.

В современной шкале Фаренгейта температура здорового человека — 98,6, таяния льда — все те же 32, а для смеси воды с нашатырем и солью (смесь Фаренгейта) — 0 °F.
Число 32 было взято ученым не случайно. Фаренгейт принадлежал к франко-масонам, а в этом тайном обществе 32 степени посвящения.
Чтобы перевести градусы Фаренгейта в Цельсия, нужно использовать формулу:
Т (°С) = 5/9 (t (°F) — 32)
Вот только используют шкалу Фаренгейта в США, четырех островных государствах да изредка, по старой памяти, в Канаде и Великобритании.

Градусы Цельсия

Шведский метеоролог Андерс Цельсий предложил новую температурную шкалу. В качестве нулевого деления была принята температура кипения воды, а при 100 °C начинал таять лед (оба значения, при нормальном атмосферном давлении).
Сегодня мы используем шкалу целься наоборот благодаря Карлу Линнею.
Цельсий пытался избежать отрицательных значений в показаниях своего «градусника». Поэтому и избрал в качестве «0» температуру кипения, верхним значением был 0, а нижним — 150, отрицательных чисел не было. 
Линней же был ботаником и использовал термометр в своих оранжереях, для этого был удобнее современный вариант шкалы.
На протяжении 18-го века шкалу называли «шведской». В 19-м веке ее чаще всего называют «стоградусной» и изредка по имени создателя. Centigrade по-английски и французски centigrado по итальянски. И только в 1948 году Международный комитет мер и весов окончательно утвердил название «degree Celsius». С современного английского фраза 10 degrees centigrade переводиться как «10 градусов Цельсия».

Градусы Кельвина

В середине 19 века появилась еще одна шкала температур — Кельвина.Температура измеряется просто в кельвинах, без слова «градус». И если вы раньше не слышали такого названия (а это, к слову, одна из семи основных международных единиц измерения величин), это просто из-за гуманитарного образования. Ведь температуру в Кельвинах измеряют в термодинамике, это система измерения для ученых, а не бытовая.

Интересно, что шкала так названа в честь Уильяма Томсона, известного своими научными работами по электростатике и термодинамике… Ах да, сэр Уильям, получил титул лорд Кельвин Ларгский. Поэтому — «эффект Томсона», а «шкала Кельвина».

Сама шкала интересна еще и тем, что является абсолютной (все вышеперечисленные — эмпирические) и начинаться с «ноля», которого невозможно достичь.
Температура в 0 К, является абсолютным нулем, величиной которой невозможно достичь потому, что запрещает Третье начало термодинамики. Но каждый может попробовать. Просто нужно достичь такого стояния, когда частицы материи прекратили движение, совсем.
Как вы поняли значение это сугубо теоретическое и на практике невозможное. Самая низкая температура которой удалось достичь — 0,000000002K, но не 0!
Чтобы пересчитать Кэльвины в градусы Цельсия достаточно от температуры в Кельванах отнять 273,15. Простая формула пересчета. Так было и задумано, чтобы шкалы Кельвина и Цельсия были совместимы. −273,15 °C = 0 К, а также 0 °C = 273,15 К.

 

Это, конечно же не вся история. Ведь были еще градусы Реомюра и Рёмера, Ранкина и Делиля. И не забудьте о Ньютоне. В конечном счета в системе СИ есть только одна температура, та, что в в Кельвинах. Но нам в быту удобнее Цельсии. Просто потому, что замерзание воды процесс наглядный, а «абсолютный нуль» что-то далекое и непонятное.Ответ на вопрос заданный в начале статьи прост: каждый ученый создавал такую шкалу температур, какую считал более удобной, исходя из собственного опыта и представлений.

Излучения тепла зеброй

На самом деле даже измерить температуру непосредственно нельзя, в любом приборе исполняться  другие величины, например, изменение объема, электрического сопротивления или интенсивности излучения.

Еще по теме:

Поделиться:

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *