Historien om opfindelsen af termometeret og typer af temperaturer. Om de forskellige temperaturskalaer

Tilfreds:

Indledning

Temperatur og termometre - historie om forekomst

Temperaturskalaer og deres typer

Fahrenheit
Reaumur skala
Celsius
Kelvin skala

Absolutte nultemperaturer

Indflydelse temperaturforhold for livet på jorden

Konklusioner

Termometre og temperatur. Oprindelseshistorie.

Hvad er temperatur

Før vi begynder at tale om temperatursensorer, bør du forstå, hvad de er.temperatur set fra et fysisk synspunkt . Hvorfor mærker den menneskelige krop en ændring i temperaturen, hvorfor siger vi, at i dag er det varmt eller bare varmt, og næste dag er det køligt, eller endda koldt.

Termen temperatur kommer af latinske ord temperatura, hvilket betyder normal tilstand eller korrekt forskydning. Som en fysisk størrelse karakteriserer temperaturen den indre energi af et stof, graden af mobilitet af molekyler og den kinetiske energi af partikler i en tilstand af termodynamisk ligevægt.

Som et eksempel kan du overveje luft, hvis molekyler og atomer bevæger sig kaotisk. Når bevægelseshastigheden af disse partikler stiger, så siges lufttemperaturen at være høj, luften er varm eller endda varm. På en kold dag, for eksempel, er luftpartiklernes bevægelseshastighed lav, hvilket føles som behagelig kølighed eller endda "hundekold". Bemærk venligst, at luftpartiklernes hastighed ikke på nogen måde afhænger af vindhastigheden! Dette er en helt anden hastighed.

Det er det, der vedrører luft, molekyler kan bevæge sig frit i den, men hvordan er situationen i flydende og faste legemer? I dem eksisterer der også termisk bevægelse af molekyler, dog i mindre grad end i luft. Men dens ændring er ret mærkbar, hvilket bestemmer temperaturen på væsker og faste stoffer.

Molekyler fortsætter med at bevæge sig selv ved isens smeltetemperatur såvel som ved negative temperaturer. For eksempel er hastigheden af et brintmolekyle ved nul temperatur 1950 m/sek. Hvert sekund sker der tusind milliarder molekylære kollisioner i 16 cm^3 luft. Når temperaturen stiger, øges mobiliteten af molekyler, og antallet af kollisioner stiger tilsvarende.

Det skal dog bemærkes, attemperatur Ogvarm essensen er ikke den samme ting. Et simpelt eksempel: et almindeligt gaskomfur i køkkenet har store og små brændere, der brænder den samme gas. Gassens forbrændingstemperatur er den samme, så temperaturen på selve brænderne er også den samme. Men den samme mængde vand, for eksempel en kedel eller en spand, vil koge hurtigere på en stor brænder end på en lille. Dette sker, fordi den store brænder giver mere varme, forbrænder mere gas pr. tidsenhed eller har mere strøm.

De første termometre

Før opfindelsen af noget så almindeligt og enkelt for vores hverdagen måleanordning som et termometer, kunne folk kun bedømme den termiske tilstand ud fra deres umiddelbare fornemmelser: varm eller kølig, varm eller kold.

Ordet "temperatur" opstod for længe siden - den molekylære kinetiske teori eksisterede endnu ikke. Man mente, at kroppe indeholdt et bestemt stof kaldet "kalorie", og at varme kroppe indeholdt mere af det end kolde kroppe. Temperatur karakteriserede således blandingen af kalorieindhold og selve kroppens substans, og jo højere temperatur, jo stærkere denne blanding. Det er her målingen af alkoholholdige drikkevarers styrke i grader kommer fra.

Termodynamikkens historie begyndte, da Galileo Galilei skabte det første instrument til at observere temperaturændringer i 1592 og kaldte det et termoskop. Termoskopet var en lille glaskugle med et loddet glasrør. Kuglen blev opvarmet, og enden af røret blev dyppet i vand. Når kuglen afkølede, faldt trykket i den, og vandet i røret steg under påvirkning af atmosfærisk tryk med en vis højde op. Efterhånden som vejret blev varmere, faldt vandstanden i rørene. Ulempen ved enheden var, at den kun kunne bruges til at bedømme den relative grad af opvarmning eller afkøling af kroppen, da den endnu ikke havde en skala.

Senere forbedrede florentinske videnskabsmænd Galileos termoskop ved at tilføje en skala af perler og pumpe luften ud af ballonen.

Så dukkede termometre fyldt med vand op – men væsken frøs og termometrene sprængte. Derfor begyndte de i stedet for vand at bruge vinalkohol, og så kom Galileos elev Evangelista Torricelli på ideen om at fylde termometeret med kviksølv og alkohol og forsegle det, så atmosfærisk tryk ikke ville påvirke aflæsningerne. Apparatet blev vendt på hovedet, beholderen med vand blev fjernet, og alkohol blev hældt i røret. Driften af enheden var baseret på udvidelsen af alkohol, når den blev opvarmet - nu var aflæsningerne ikke afhængige af atmosfærisk tryk. Dette var et af de første flydende termometre.

På det tidspunkt var aflæsningerne af instrumenterne endnu ikke konsistente med hinanden, da der ikke blev taget hensyn til noget specifikt system ved kalibrering af skalaerne. I 1694 foreslog Carlo Renaldini at tage isens smeltepunkt og vands kogepunkt som to ekstreme punkter.

Temperaturskalaer

Menneskeheden lærte at måle temperatur for cirka 400 år siden. Men de første instrumenter, der ligner nutidens termometre, dukkede først op i det 18. århundrede. Opfinderen af det første termometer var videnskabsmanden Gabriel Fahrenheit. I alt blev der opfundet flere forskellige temperaturskalaer i verden, nogle af dem var mere populære og bruges stadig i dag, andre faldt efterhånden ud af brug.

Temperaturskalaer er systemer med temperaturværdier, der kan sammenlignes med hinanden. Da temperatur ikke er en størrelse, der kan måles direkte, er dens værdi forbundet med en ændring i temperaturtilstanden for et stof (for eksempel vand). På alle temperaturskalaer registreres som regel to punkter, svarende til overgangstemperaturerne for det valgte termometriske stof til forskellige faser. Det er de såkaldte referencepunkter. Eksempler på referencepunkter er vands kogepunkt, guldets hærdningspunkt osv. Et af punkterne tages som oprindelse. Intervallet mellem dem er opdelt i et vist antal lige store segmenter, som er enkeltstående. Enheden for temperaturmåling er universelt accepteret som én grad. temperaturskalaenhed

De mest populære og udbredte temperaturskalaer i verden er Celsius- og Fahrenheit-skalaerne.

Lad os se på de tilgængelige skalaer i rækkefølge og prøve at sammenligne dem ud fra et synspunkt om brugervenlighed og praktisk anvendelighed. Der er fire mest berømte skalaer:

Fahrenheit

Reaumur skala

Celsius,

Kelvin skala

Fahrenheit

I mange opslagsbøger, herunder russisk Wikipedia, er Daniel Gabriel Fahrenheit nævnt som en tysk fysiker. Men ifølge Encyclopedia Britannica var han en hollandsk fysiker født i Polen i Gdansk den 24. maj 1686. Fahrenheit lavede selv videnskabelige instrumenter og opfandt i 1709 alkoholtermometeret og i 1714 kviksølvtermometeret.

I 1724 blev Fahrenheit medlem af Royal Society of London og præsenterede det med sin temperaturskala. Skalaen er konstrueret ud fra tre referencepunkter. I den originale version (som senere blev ændret) tog han temperaturen på saltlageopløsningen (is, vand og ammoniumchlorid i forholdet 1:1:1) som nulpunkt. Temperaturen af denne opløsning stabiliserede sig ved 0 °F (-17,78 °C). Det andet punkt på 32°F var smeltepunktet for is, dvs. temperatur af en blanding af is og vand i forholdet 1:1 (0 °C). Det tredje punkt er den normale temperatur i den menneskelige krop, som han tildelte som 96°F.

Hvorfor blev sådanne mærkelige, ikke-runde tal valgt? Ifølge en historie valgte Fahrenheit oprindeligt som nul på sin skala den laveste temperatur målt i hans hjemby Gdansk i vinteren 1708/1709. Senere, da det blev nødvendigt at gøre denne temperatur godt reproducerbar, brugte han saltlage. En forklaring på unøjagtigheden af den opnåede temperatur er, at Fahrenheit ikke havde evnen til at lave en god saltlageopløsning for at opnå en nøjagtig eutektisk ligevægtssammensætning af ammoniumchlorid (det vil sige, han kan have opløst flere salte, og ikke fuldstændigt).

En mere interessant historie forbundet med et brev fra Fahrenheit til sin ven Herman Boerhaave. Ifølge brevet blev hans skala skabt baseret på astronomen Olof Römers arbejde, som Fahrenheit tidligere havde kommunikeret med. I Roemer-skalaen fryser saltvandsopløsning ved nul grader, vand ved 7,5 grader, menneskelig kropstemperatur antages at være 22,5 grader og vand koger ved 60 grader (der er en opfattelse af, at dette svarer til 60 sekunder på en time). Fahrenheit ganget hvert tal med fire for at fjerne brøkdelen. Samtidig viste isens smeltepunkt at være 30 grader, og den menneskelige temperatur var 90 grader. Han gik videre og flyttede skalaen, så ispunktet var 32 grader, og den menneskelige kropstemperatur var 96 grader. Dermed blev det muligt at bryde intervallet mellem disse to punkter, som udgjorde 64 grader, blot ved gentagne gange at dele intervallet i to. (64 er 2 til sjette potens).

Da jeg målte vands kogepunkt med mine kalibrerede termometre, var Fahrenheit-værdien omkring 212 °F. Efterfølgende besluttede forskerne at omdefinere skalaen en smule ved at tilskrive nøjagtige værdi to godt reproducerbare referencepunkter: smeltepunktet for is ved 32°F og kogepunktet for vand ved 212°F. Samtidig viste den normale menneskelige temperatur på denne skala efter nye, mere nøjagtige målinger at være omkring 98 °F og ikke 96 °F.

Reaumur skala

Den franske naturforsker René Antoine Ferchault de Reaumur blev født den 28. februar 1683 i La Rochelle i en notarfamilie. Han blev uddannet på jesuiterskolen i Poitiers. Fra 1699 studerede han jura og matematik ved universitetet i Bourget. I 1703 fortsatte han sine studier af matematik og fysik i Paris. Efter René udgav sine første tre værker i matematik i 1708, blev han optaget som medlem af Paris Academy of Sciences.

Reaumurs videnskabelige værker er ret varierede. Han studerede matematik, kemisk teknologi, botanik, fysik og zoologi. Men i de sidste to emner lykkedes det ham mere, derfor var hans hovedværker viet til disse emner.

I 1730 beskrev Reaumur det alkoholtermometer, han havde opfundet, hvis skala blev bestemt af vands koge- og frysepunkter. 1 grad Réaumur er lig med 1/80 af temperaturintervallet mellem isens smeltepunkt (0 °R) og kogepunktet for vand (80 °R)

Efter at have loddet et tyndt rør til en rund kolbe hældte Reaumur alkohol i det, renset så langt som muligt fra vand og opløste gasser. I sin memoirer bemærker han, at hans væske ikke indeholdt mere end 5 procent vand.

Røret var ikke forseglet - Reaumur tilstoppede det kun med terpentinbaseret spartelmasse.

Faktisk havde Reaumur kun ét referencepunkt: isens smeltetemperatur. Og han bestemte værdien af en grad, ikke ved at dividere et eller andet temperaturområde med tallet 80, der kom fra ingenting. Faktisk besluttede han at tage en ændring i temperatur, hvor volumen af alkohol stiger eller falder med 1/1000. . Således kan Reaumurs termometer i det væsentlige betragtes som et stort pyknometer, eller mere præcist, en primitiv prototype af denne fysisk-kemiske enhed.

Begyndende i 1734 udgav Reaumur rapporter om målinger af lufttemperaturer ved hjælp af den enhed, han foreslog i fem år i forskellige områder, fra de centrale regioner i Frankrig til den indiske havn Pondicherry, men opgav senere termometri.

I vores tid er Reaumur-vægten faldet ud af brug.

Celsius

Anders Celsius (27. november 1701 – 25. april 1744) var en svensk astronom, geolog og meteorolog (på det tidspunkt blev geologi og meteorologi betragtet som en del af astronomi). Professor i astronomi ved Uppsala Universitet (1730-1744).

Sammen med den franske astronom Pierre Louis Moreau deltog de Maupertuis i en ekspedition for at måle et 1-graders segment af meridianen i Lapland (dengang en del af Sverige). En lignende ekspedition blev organiseret til ækvator, i det nuværende Ecuador. En sammenligning af resultaterne bekræftede Newtons antagelse om, at Jorden er en ellipsoide, fladtrykt ved polerne.

1742 foreslog Celsius-skalaen, hvor temperaturen af vandets tredobbelte punkt (denne temperatur praktisk talt falder sammen med isens smeltepunkt kl. normalt tryk) blev taget til 100, og vands kogepunkt som 0. (Oprindeligt tog Celsius smeltetemperaturen for is til 100°, og kogetemperaturen for vand som 0°. Og først i året for Celsius' død var hans samtidige Carl Linnaeus "vendte" denne skala). Således blev isens smeltepunkt taget som nul på Celsius-skalaen, og kogepunktet for vand ved standardtemperatur som 100°. atmosfærisk tryk. Denne skala er lineær i området 0-100° og fortsætter lineært i området under 0° og over 100°.

Celsius-skalaen viste sig at være mere rationel end Fahrenheit-skalaen og Reaumur-skalaen, og den bruges nu overalt.

Kelvin skala

Kelvin William (1824-1907) - en fremragende engelsk fysiker, en af grundlæggerne af termodynamikken og den molekylære kinetiske teori om gasser.

Kelvin introducerede den absolutte temperaturskala i 1848 og gav en af formuleringerne af termodynamikkens anden lov i form af umuligheden af fuldstændigt at omdanne varme til arbejde. Han beregnede størrelsen af molekyler ud fra måling af væskens overfladeenergi.

Den engelske videnskabsmand W. Kelvin introducerede den absolutte temperaturskala. Nultemperatur på Kelvin-skalaen svarer til det absolutte nulpunkt, og temperaturenheden på denne skala er lig med en grad på Celsius-skalaen, så absolut temperatur T er relateret til temperatur på Celsius-skalaen med formlen:

SI-enheden for absolut temperatur kaldes kelvin (forkortet K). Derfor er én grad på Celsius-skalaen lig med én grad på Kelvin-skalaen: 1 °C = 1 K.

De temperaturværdier, som Fahrenheit- og Celsius-skalaerne giver os, kan nemt konverteres til hinanden. Når du konverterer "i dit hoved" Fahrenheit-værdier til grader Celsius, skal du reducere det oprindelige tal med 32 enheder og gange med 5/9. Omvendt (fra Celsius til Fahrenheit-skalaen) - gange den oprindelige værdi med 9/5 og tilføj 32. Til sammenligning: temperaturen på det absolutte nulpunkt i Celsius er 273,15 °, i Fahrenheit - 459,67 °.

Temperaturmåling

Temperaturmåling er baseret på afhængigheden af en fysisk størrelse (f.eks. volumen) af temperaturen. Denne afhængighed bruges i temperaturskalaen for et termometer - en enhed, der bruges til at måle temperatur.

Absolut nul temperatur

Enhver måling kræver tilstedeværelsen af et referencepunkt. Temperaturen er ingen undtagelse. For Fahrenheit-skalaen er dette nulmærke temperaturen af sne blandet med bordsalt for Celsius-skalaen, det er frysepunktet for vand. Men der er et særligt temperaturreferencepunkt - absolut nul.

I mange år har forskerne været på vej mod den absolutte nultemperatur. Som det er kendt, karakteriserer en temperatur lig med det absolutte nul grundtilstanden for et system af mange partikler - en tilstand med den lavest mulige energi, hvor atomer og molekyler udfører såkaldte "nul" vibrationer. Dyb afkøling tæt på det absolutte nulpunkt (det absolutte nul menes i sig selv at være uopnåeligt i praksis) åbner således ubegrænsede muligheder for at studere stoffets egenskaber.

Det absolutte nulpunkt er teoretisk den lavest mulige temperatur. Nær denne temperatur bliver stoffets energi minimal. Det kaldes ofte også "nul på Kelvin-skalaen." Det absolutte nulpunkt er cirka -273°C eller -460°F. Alle stoffer - gasser, væsker, faste stoffer - er opbygget af molekyler, og temperaturen bestemmer disse molekylers bevægelseshastighed. Jo højere temperatur, jo højere hastighed har molekylerne og jo mere volumen skal de bevæge sig (dvs. stoffer udvider sig). Jo lavere temperatur, jo langsommere bevæger de sig, og efterhånden som temperaturen falder, falder molekylernes energi til sidst så meget, at de helt holder op med at bevæge sig. Med andre ord bliver ethvert stof fast, når det fryses. Selvom fysikere allerede har opnået temperaturer, der kun afviger fra det absolutte nulpunkt med kun en milliontedel grad, er det absolutte nul i sig selv uopnåeligt. Den gren af videnskab og teknologi, der studerer den usædvanlige opførsel af materialer eller stoffer nær det absolutte nul, kaldes kryogen teknologi.

Forfølgelsen af det absolutte nul står i det væsentlige over for de samme problemer som . For at nå lysets hastighed kræver det en uendelig mængde energi, og at nå det absolutte nul kræver udvinding af en uendelig mængde varme. Begge disse processer er umulige.

På trods af at vi endnu ikke har opnået den faktiske tilstand af absolut nul, er vi meget tæt på det (selvom "meget" i dette tilfælde er et meget løst begreb; ligesom et børnerim: to, tre, fire, fire og en halvdelen, fire på en snor, fire med en hårsbredde, fem). Den koldeste temperatur nogensinde registreret på Jorden blev registreret i Antarktis i 1983 ved -89,15 grader Celsius (184K).

Hvorfor har vi brug for absolutte nultemperaturer?

Absolut nultemperatur er et teoretisk koncept, det er umuligt at opnå det i praksis, i princippet, selv i videnskabelige laboratorier med det mest sofistikerede udstyr. Men det lykkes forskerne at afkøle stoffet til meget lave temperaturer, som er tæt på det absolutte nulpunkt.

Ved sådanne temperaturer erhverver stoffer fantastiske egenskaber, som de ikke kan have under normale omstændigheder. Kviksølv, som kaldes "levende sølv", fordi det er i en tilstand, der er tæt på væske, bliver fast ved denne temperatur - til det punkt, at det kan bruges til at slå søm. Nogle metaller bliver skøre, som glas. Gummi bliver lige så hårdt og skørt. Hvis du slår en gummigenstand med en hammer ved en temperatur tæt på det absolutte nulpunkt, vil den knække som glas.

Denne ændring i egenskaber er også forbundet med varmen. Jo højere temperatur fysisk krop, jo mere intens og kaotisk bevæger molekylerne sig. Efterhånden som temperaturen falder, bliver bevægelsen mindre intens, og strukturen bliver mere velordnet.

Det er meget vigtigt, især fra et videnskabeligt synspunkt, at materialer opfører sig skørt ved ekstremt lave temperaturer.

Så en gas bliver til en væske, og en væske bliver til et fast stof. Det ultimative ordensniveau er krystalstrukturen. Ved ultralave temperaturer optager selv stoffer, der normalt forbliver amorfe, såsom gummi, det.

Interessante fænomener forekommer også med metaller. Atomerne i krystalgitteret vibrerer med mindre amplitude, elektronspredning falder, og derfor falder den elektriske modstand. Metallet opnår superledning, hvis praktiske anvendelse virker meget fristende, selvom det er vanskeligt at opnå.

Ved meget lave temperaturer bliver mange materialer superflydende, hvilket betyder, at de slet ikke kan have nogen viskositet, stables i ultratynde lag og endda trodse tyngdekraften for at opnå et minimum af energi. Også ved lave temperaturer bliver mange materialer superledende, hvilket betyder, at der ikke er nogen elektrisk modstand. Superledere er i stand til at reagere på eksterne magnetfelter på en sådan måde, at de fuldstændigt annullerer dem inde i metallet. Som et resultat kan du kombinere kold temperatur og en magnet og få noget som levitation.

Hvorfor er der absolut nul, men ikke absolut maksimum?

Lad os se på den anden yderlighed. Hvis temperaturen blot er et mål for energi, så kan vi simpelthen forestille os, at atomer kommer tættere og tættere på lysets hastighed. Det her kan ikke fortsætte for evigt, vel?

Det korte svar er: vi ved det ikke. Det er muligt, at der bogstaveligt talt er sådan noget som uendelig temperatur, men hvis der er en absolut grænse, giver det unge univers nogle ret interessante ledetråde om, hvad det er. Den højeste temperatur, der nogensinde er kendt (i hvert fald i vores univers) fandt sandsynligvis sted i det, der er kendt som Plancks tid. Det var et øjeblik 10^-43 sekunder lang efter Big Bang, da tyngdekraften adskiltes fra kvantemekanikken og fysikken blev præcis, hvad den er nu. Temperaturen på det tidspunkt var cirka 10^32 K. Dette er en septillion gange varmere end indersiden af vores sol.

Igen, vi er slet ikke sikre på, om dette er den varmeste temperatur, det kunne være. Da vi ikke engang har en stor model af universet på Plancks tid, er vi ikke engang sikre på, at universet kogte til en sådan tilstand. Under alle omstændigheder er vi mange gange tættere på det absolutte nul end på det absolutte varme.

Hvordan afhænger livet på Jorden af temperatur og klimatiske forhold

Selv i oldtiden vidste vores forfædre om afhængigheden af velvære og alle livsprocesser af vejr og andre naturfænomener. Første skriftlige bevisO naturlige og klimatiske fænomeners indflydelse på sundhedenmennesker har været kendt siden oldtiden. I Indien for 4000 år siden talte man om, at planter erhvervede sig medicinske egenskaber fra solens stråler, tordenvejr og regn. Tibetansk medicin forbinder stadig sygdomme med visse kombinationer meteorologiske faktorer. Den antikke græske læge Hippokrates (460-377 f.Kr.) skrev i sine "Aforismer" især, at menneskelige kroppe opfører sig anderledes i forhold til årstiden: nogle er placeret tættere på sommeren, andre - på vinteren, og sygdomme udvikler sig forskelligt (godt eller dårligt) i forskellige tiderår, i forskellige lande og levevilkår.

Grundlæggende videnskabelig retning inden for medicin opstod klimafaktorernes indflydelse på menneskers sundhed i det 17. århundrede. I Rusland begyndte undersøgelsen af klimaets, årstidens og vejrets indflydelse på mennesker med fundamentet Russiske Akademi videnskaber i Sankt Petersborg (1725). Fremragende indenlandske videnskabsmænd I.M. spillede en stor rolle i udviklingen af det teoretiske grundlag for denne videnskab. Sechenov, I.P. Pavlov og andre. I begyndelsen af XXIårhundrede blev det bevist, at udbruddet af West Nile-feber i Volgograd- og Astrakhan-regionerne var forbundet med en unormalt varm vinter. Varmen i 2010 førte til en hidtil uset stigning i denne sygdom - 480 tilfælde i Volgograd, Rostov, Voronezh og Astrakhan regioner. Der er også et gradvist fremskridt af flåtbåren hjernebetændelse mod nord, hvilket er blevet bevist af Prof. N.K. Tokarevich (St. Petersborg Institut for Mikrobiologi og Epidemiologi opkaldt efter Pasteur) i Arkhangelsk-regionen, og dette fænomen er også forbundet med klimaændringer.

Klima har direkte og indirekte virkninger på mennesker

Direkte indflydelse er meget forskelligartet og skyldes den direkte virkning af klimatiske faktorer på den menneskelige krop og frem for alt på betingelserne for dens varmeudveksling med miljøet: på blodforsyningen til huden, åndedrætsorganerne, kardiovaskulære og svedesystemer.

Den menneskelige krop påvirkes som regel ikke af en isoleret faktor, men af en kombination af dem, og hovedeffekten er ikke almindelige udsving i klimatiske forhold, men hovedsageligt deres pludselige ændringer. For enhver levende organisme er der etableret visse rytmer af vital aktivitet af forskellige frekvenser.

Nogle funktioner i den menneskelige krop er kendetegnet ved ændringer med årstider. Det gælder kropstemperatur, stofskifte, kredsløb, sammensætning af blodceller og væv. Så om sommeren er der en omfordeling af blod fra indre organer til huden, så blodtrykket er lavere om sommeren end om vinteren.

Klimatiske faktorer, der påvirker mennesker

De fleste fysiske faktorer ydre miljø, i samspil med hvilken den menneskelige krop har udviklet sig, er af elektromagnetisk karakter. Det er velkendt, at luften nær hurtigtstrømmende vand er forfriskende og opkvikkende: den indeholder mange negative ioner. Af samme grund finder folk luften ren og forfriskende efter et tordenvejr. Tværtimod er luften i trange rum med en overflod af forskellige slags elektromagnetiske enheder mættet med positive ioner. Selv et relativt kort ophold i et sådant rum fører til sløvhed, døsighed, svimmelhed og hovedpine. Et lignende billede observeres i blæsende vejr, på støvede og fugtige dage. Eksperter inden for miljømedicin mener, at negative ioner har en positiv effekt på menneskers sundhed, mens positive ioner har en negativ effekt.

Ultraviolet stråling

Blandt de klimatiske faktorer er en stor biologisk betydning har en kortbølget del af solspektret - ultraviolet stråling(UVR) (bølgelængde 295-400 nm).

Ultraviolet stråling er en forudsætning for et normalt menneskeliv. Det ødelægger mikroorganismer på huden, forhindrer rakitis, normaliserer mineralstofskiftet og øger kroppens modstandsdygtighed over for infektionssygdomme og andre sygdomme. Særlige observationer har fundet ud af, at børn, der modtog nok ultraviolet stråling, er ti gange mindre modtagelige for forkølelse end børn, der ikke modtog nok ultraviolet stråling. Ved mangel på ultraviolet bestråling forstyrres fosfor-calcium-metabolismen, kroppens følsomhed over for infektionssygdomme og forkølelse øges, funktionelle forstyrrelser i centralnervesystemet opstår, nogle kroniske sygdomme forværres, og den samlede fysiologiske aktivitet og som følge heraf den menneskelige ydeevne falder. . Børn er særligt følsomme over for "let sult", hos hvem det fører til udvikling af D-vitaminmangel (rakitis).

Temperatur

Termiske forhold er den vigtigste betingelse for eksistensen af levende organismer, da alle fysiologiske processer i dem er mulige under visse forhold.

Solstråling bliver til en eksogen varmekilde placeret uden for kroppen i alle tilfælde, når den falder på kroppen og absorberes af den. Påvirkningens styrke og art solstråling afhænger af den geografiske placering og er vigtige faktorer, der bestemmer klimaet i regionen. Klima bestemmer tilstedeværelsen og overflod af plante- og dyrearter i et givet område. Temperaturintervallet i universet er lig med tusindvis af grader.

Til sammenligning er grænserne, inden for hvilke liv kan eksistere, meget snævre - omkring 300°C, fra -200°C til +100°C. Faktisk er de fleste arter og mest aktivitet begrænset til et snævrere temperaturområde. Som regel er disse temperaturer, ved hvilke den normale struktur og funktion af proteiner er mulig: fra 0 til +50°C.

Temperatur er en af de vigtige abiotiske faktorer, der påvirker alt fysiologiske funktioner alle levende organismer. Temperatur kl jordens overflade afhænger af geografisk breddegrad og højde over havets overflade, samt tid på året. For en person i let tøj vil den behagelige lufttemperatur være + 19...20°C, uden tøj - + 28...31°C.

Når temperaturparametrene ændres, udvikler den menneskelige krop specifikke reaktioner for at tilpasse sig hver faktor, det vil sige, den tilpasser sig.

Temperaturfaktoren er karakteriseret ved udtalte sæsonmæssige og daglige udsving. I en række områder af Jorden har denne effekt af faktoren en vigtig signalværdi ved regulering af timingen af organismers aktivitet, hvilket sikrer deres daglige og sæsonbestemte livsformer.

Når man karakteriserer temperaturfaktoren, er det meget vigtigt at tage højde for dens ekstreme indikatorer, varigheden af deres handling og repeterbarhed. Temperaturændringer i levesteder, der går ud over organismers tolerance, fører til deres massedød. Betydningen af temperatur ligger i, at den ændrer hastigheden af fysisk-kemiske processer i celler, som påvirker hele organismers livsaktivitet.

Hvordan sker tilpasning til temperaturændringer?

De vigtigste kulde- og varmereceptorer i huden sørger for termoregulering af kroppen. Under forskellige temperaturpåvirkninger signalerer til centralen nervesystemet kommer ikke fra individuelle receptorer, men fra hele områder af huden, de såkaldte receptorfelter, hvis størrelse ikke er konstant og afhænger af kropstemperatur og miljø.

Kropstemperaturen påvirker i større eller mindre grad hele kroppen (alle organer og systemer). Forholdet mellem temperaturen i det ydre miljø og kropstemperaturen bestemmer arten af aktiviteten af termoreguleringssystemet.

Den omgivende temperatur er med fordel lavere end kropstemperaturen. Som følge heraf udveksles varme konstant mellem miljøet og den menneskelige krop på grund af dens frigivelse fra kroppens overflade og gennem luftvejene ind i det omgivende rum. Denne proces kaldes almindeligvis varmeoverførsel. Dannelsen af varme i den menneskelige krop som følge af oxidative processer kaldes varmegenerering. I hvile og med normalt helbred er mængden af varmeudvikling lig med mængden af varmeoverførsel. I varmt eller koldt klima, hvornår fysisk aktivitet krop, sygdomme, stress mv. Niveauet af varmeudvikling og varmeoverførsel kan variere.

Hvordan sker tilpasning til lave temperaturer?

De forhold, hvorunder den menneskelige krop tilpasser sig kulde, kan være forskellige (for eksempel arbejde i uopvarmede rum, køleenheder, udendørs om vinteren). Desuden er effekten af kulde ikke konstant, men vekslende med, hvad der er normalt for den menneskelige krop temperaturforhold. Tilpasning under sådanne forhold er ikke klart udtrykt. I de første dage, som reaktion på lave temperaturer, stiger varmeproduktionen uøkonomisk varmeoverførsel er endnu ikke tilstrækkelig begrænset. Efter tilpasning bliver varmegenereringsprocesserne mere intense, og varmeoverførslen falder.

Ellers sker der tilpasning til levevilkår på nordlige breddegrader, hvor en person ikke kun påvirkes af lave temperaturer, men også af belysningsregimet og niveauet af solstråling, der er karakteristisk for disse breddegrader.

Hvad sker der i menneskekroppen under afkøling.

På grund af irritation af kuldereceptorer ændres refleksreaktioner, der regulerer varmebevarelsen,: hudens blodkar indsnævres, hvilket reducerer kroppens varmeoverførsel med en tredjedel. Det er vigtigt, at processerne for varmeudvikling og varmeoverførsel er afbalancerede. Overvægten af varmeoverførsel over varmegenerering fører til et fald i kropstemperatur og forstyrrelse af kropsfunktioner. Ved en kropstemperatur på 35°C observeres mentale forstyrrelser. Et yderligere fald i temperaturen sænker blodcirkulationen og stofskiftet, og ved temperaturer under 25°C stopper vejrtrækningen.

En af faktorerne i intensiveringen af energiprocesser er lipidmetabolisme. For eksempel tager polarforskere, hvis stofskifte bremser ned i lave lufttemperaturer, behovet for at kompensere for energiomkostningerne. Deres kost er kendetegnet ved høj energiværdi (kalorieindhold). Beboere i nordlige regioner har et mere intenst stofskifte. Hovedparten af deres kost består af proteiner og fedtstoffer. Derfor er indholdet af fedtsyrer i deres blod øget, og sukkerniveauet er let faldet.

Mennesker, der tilpasser sig det fugtige, kolde klima og iltmangel i Norden, har også øget gasudveksling, høje kolesterolniveauer i blodserum og mineralisering af skeletknogler og et tykkere lag af subkutant fedt (som fungerer som en varmeisolator).

Det er dog ikke alle mennesker, der er lige i stand til at tilpasse sig. Især hos nogle mennesker i nord kan beskyttelsesmekanismer og adaptiv omstrukturering af kroppen forårsage fejltilpasning - en hel række patologiske ændringer kaldet "polar sygdom." En af de mest vigtige faktorer, der sikrer menneskelig tilpasning til forholdene i det fjerne nord, er kroppens behov for ascorbinsyre (C-vitamin), som øger kroppens modstandsdygtighed over for forskellige typer infektioner.

Tilpasning til høje temperaturer.

Tropiske forhold kan have skadelige virkninger på den menneskelige krop. Negative virkninger kan skyldes barske miljøfaktorer såsom ultraviolet stråling, ekstrem varme, pludselige temperaturændringer og tropiske storme. Hos vejrfølsomme mennesker øger eksponering for tropiske miljøer risikoen for akutte sygdomme, herunder koronar hjertesygdom, astmaanfald og nyresten. Negative virkninger kan forværres af pludselige ændringer i klimaet, såsom når du rejser med fly.

Høj temperatur kan påvirke den menneskelige krop under kunstige og naturlige forhold. I det første tilfælde mener vi at arbejde i rum med høje temperaturer, alternerende med ophold i forhold med behagelig temperatur.

Den høje temperatur i miljøet exciterer termiske receptorer, hvis impulser omfatter refleksreaktioner, der sigter mod at øge varmeoverførslen. Samtidig udvider hudens blodkar, bevægelsen af blod gennem karrene accelererer, og den termiske ledningsevne af perifere væv øges 5-6 gange. Hvis man skal vedligeholde termisk ligevægt dette er ikke nok, hudtemperaturen stiger og reflekssveden begynder - mest effektiv måde varmeoverførsel ( største antal svedkirtler på huden på hænder, ansigt, armhuler). Blandt de indfødte i syden gennemsnitsvægt kroppe er mindre end indbyggerne i nord, subkutant fedt er ikke særlig udviklet. Morfologiske og fysiologiske egenskaber er især udtalte i populationer, der lever under forhold med høj temperatur og mangel på fugt (i ørkener og halvørkener, områder ved siden af dem). For eksempel aboriginer Centralafrika, Sydindien og andre regioner med et varmt, tørt klima har lange, tynde lemmer og lav kropsvægt.

Intens svedtendens under en persons ophold i et varmt klima fører til et fald i mængden af vand i kroppen. For at kompensere for tabet af vand skal du øge dit forbrug. Den lokale befolkning er mere tilpasset disse forhold end folk, der kom fra den tempererede zone. Aboriginerne har to til tre gange mindre dagligt behov for vand, samt for proteiner og fedtstoffer, da de har et højt energipotentiale og øger tørsten. Da intens svedtendens reducerer indholdet af ascorbinsyre og andre vandopløselige vitaminer i blodplasmaet, domineres den lokale befolknings kost af kulhydrater, som øger kroppens udholdenhed, og vitaminer, som tillader tunge løft. fysisk arbejde i lang tid.

Hvilke faktorer bestemmer opfattelsen af temperatur?

Vind forstærker temperaturfornemmelsen mest følsomt. Med stærk vind virker kolde dage endnu koldere, og varme dage virker endnu varmere. Fugtighed påvirker også kroppens opfattelse af temperatur. Ved høj luftfugtighed virker lufttemperaturen lavere end i virkeligheden, og ved lav luftfugtighed er det modsatte.

Opfattelsen af temperatur er individuel. Nogle mennesker kan lide kolde, frostklare vintre, mens andre kan lide varme og tørre vintre. Det afhænger af det fysiologiske og psykologiske egenskaber person, såvel som den følelsesmæssige opfattelse af det klima, han tilbragte sin barndom i.

Naturlige og klimatiske forhold og sundhed

Menneskers sundhed afhænger i høj grad af vejrforholdene. For eksempel lider folk oftere om vinteren af forkølelse, lungesygdomme, influenza og ondt i halsen.

Sygdomme forbundet med vejrforhold omfatter primært overophedning og hypotermi. Overophedning og hedeslag forekommer om sommeren i varmt, vindstille vejr. Influenza, forkølelse, katar i de øvre luftveje, som regel, forekommer i efterår-vinterperioden af året. Nogle fysiske faktorer (atmosfærisk tryk, fugtighed, luftbevægelser, iltkoncentration, grad af forstyrrelse magnetisk felt Jorden, niveauet af luftforurening) har ikke kun en direkte indvirkning på den menneskelige krop. Separat eller i kombination kan de forværre forløbet af eksisterende sygdomme og forberede visse betingelser for spredning af patogener af infektionssygdomme. Således forværres hjerte-kar-sygdomme i den kolde årstid på grund af ekstrem vejrvariabilitet - hypertension, angina pectoris, myokardieinfarkt. Tarminfektioner (tyfus, dysenteri) påvirker mennesker i den varme årstid. Hos børn under et år er det største antal lungebetændelser registreret i januar - april.

Hos mennesker med lidelser i det autonome nervesystem el kroniske sygdomme tilpasning til skiftende vejrforhold er vanskelig. Nogle patienter er så følsomme over for vejrændringer, at de kan fungere som en slags biologiske barometre, der præcist forudsiger vejret flere gange i forvejen. Forskning udført af den sibiriske afdeling af Akademiet for Medicinske Videnskaber i Den Russiske Føderation viste, at 60-65% af dem, der lider af hjerte-kar-sygdomme, er følsomme over for udsving i vejrfaktorer, især om foråret og efteråret, med betydelige udsving i atmosfærisk tryk, luft temperatur og ændringer i Jordens geomagnetiske felt. Under invasioner luftfronter, der forårsager kontrasterende ændringer i vejret, observeres oftere kriser i hypertension, tilstanden hos patienter med cerebral åreforkalkning forværres, og kardiovaskulære ulykker er stigende.

I urbaniseringens og industrialiseringens æra tilbringer folk det meste af deres liv indendørs. Jo længere kroppen er isoleret fra ydre klimatiske faktorer og er under komfortable eller ukomfortable indendørs mikroklimaforhold, jo mere falder dens adaptive reaktioner på konstant skiftende vejrparametre, herunder svækkelse af termoreguleringsprocesser. Som et resultat forstyrres den dynamiske balance mellem den menneskelige krop og det ydre miljø, komplikationer opstår hos mennesker med kardiovaskulær patologi - kriser, myokardieinfarkt, cerebrale slagtilfælde. Derfor er det nødvendigt at organisere en moderne medicinsk vejrudsigt som en metode til at forhindre hjerte-kar-ulykker.

Næsten hver person, efter at have nået en vis alder, oplevet en anden stress eller kommet sig efter en sygdom, begynder pludselig at føle afhængigheden af hans tilstand og humør af skiftende miljøfaktorer. I dette tilfælde drages normalt den konklusion, at vejret påvirker helbredet. Samtidig forestiller andre mennesker, som har bemærkelsesværdigt helbred og stor tillid til deres styrker og evner, sig ikke, hvordan så ubetydelige faktorer fra deres synspunkt som atmosfærisk tryk, geomagnetiske forstyrrelser, gravitationelle anomalier i solsystemet kan påvirke en person . Desuden omfatter gruppen af modstandere af geofysiske faktorers indflydelse på mennesker ofte fysikere og geofysikere.

Skeptikernes hovedargumenter er ret kontroversielle fysiske beregninger af den energiske betydning af Jordens elektromagnetiske felt, såvel som ændringer i dens gravitationsfelt under indflydelse af solens og planeternes gravitationskræfter solsystemet. Det siges, at industrielle elektromagnetiske felter i byer er mange gange kraftigere, og værdien af ændringen i gravitationsfeltet, som er et tal med otte nuller efter decimalkommaet, har ingen fysisk betydning. Geofysikere har for eksempel et sådant alternativt synspunkt på indflydelsen af sol-, geofysiske og vejrmæssige faktorer på menneskers sundhed.

Klimaændringer som en trussel mod global sundhed

Rapporten fra det mellemstatslige panel om klimaændringer bekræftede eksistensen stor mængde beviser for det globale klimas indvirkning på menneskers sundhed. Klimaforandring og klimaændringer fører til død og sygdom som følge heraf naturkatastrofer hedebølger, oversvømmelser og tørke. Derudover er mange alvorlige sygdomme ekstremt følsomme over for ændringer i temperatur og nedbørsmønstre. Disse sygdomme omfatter vektorbårne sygdomme som malaria og dengue, såvel som underernæring og diarré, som er andre førende dødsårsager. Klimaændringer bidrager også til den stigende globale sygdomsbyrde, en tendens, der forventes at blive værre i fremtiden.

Klimaændringernes indvirkning på menneskers sundhed er ikke ens over hele verden. Befolkninger i udviklingslande, især små østater, tørre og højtliggende områder og tæt befolkede kystområder anses for at være særligt sårbare.

Heldigvis kan mange af disse sundhedsfarer undgås gennem eksisterende sundhedsprogrammer og -interventioner. En samordnet indsats for at styrke sundhedssystemernes kerneelementer og fremme sunde udviklingsveje kan forbedre folkesundheden nu og samtidig reducere sårbarheden over for klimaændringer i fremtiden.

Konklusioner

Som en integreret bestanddel af Jordens biosfære er mennesket en partikel af den omgivende verden, dybt afhængig af forløbet af eksterne processer. Og derfor kun harmoni interne processer kroppen med det ydre miljøs, naturens og rummets rytmer kan være et solidt grundlag for den menneskelige krops stabile funktion, det vil sige grundlaget for dens sundhed og velvære.

I dag er det blevet klart, at det er naturlige processer, der giver vores krop evnen til at modstå adskillige ekstreme faktorer. Og menneskelig social aktivitet bliver et lige så stærkt stresselement, hvis dets rytmer ikke adlyder biosfæren og kosmiske udsving, og især når der gøres et massivt langsigtet forsøg på at underordne en persons livsaktivitet, dets biologiske ur, til kunstige sociale rytmer.

Ændringer i klima og vejrforhold har ikke samme effekt på trivslen forskellige mennesker. Hos en sund person, når der er en ændring i klima eller vejr, justeres de fysiologiske processer i kroppen rettidigt til de ændrede miljøforhold. Som et resultat forbedres den beskyttende reaktion, og sunde mennesker føler praktisk talt ikke den negative indflydelse af vejret. Hos en syg person svækkes adaptive reaktioner, så kroppen mister evnen til hurtigt at tilpasse sig. Naturlige og klimatiske forholds indflydelse på menneskers velbefindende er også forbundet med kroppens alder og individuelle modtagelighed.

Anmærkning: Begrebet skalering. Eksisterende typer vægte og deres anvendelsesområder. Årsager til udseendet af skæl.

SHKA"LA, s, og. [latin. scala - stige].- 1 . Lineal med inddelinger i forskellige måleinstrumenter. W. termometer. 2 . En række af mængder, tal i stigende eller faldende rækkefølge (special). Sh. patientens temperatur. Sh. sygdomme. Sh. løn.

Typer af vægte:

Måleskalaer klassificeres normalt i henhold til typerne af målte data, som bestemmer de matematiske transformationer, der er acceptable for en given skala, såvel som de typer af sammenhænge, der vises af den tilsvarende skala. Den moderne klassificering af skalaer blev foreslået i 1946 af Stanley Smith Stevens.

Navneskala (nominel, klassifikation)

Bruges til at måle værdier kvalitative tegn. Værdien af et sådant træk er navnet på den ækvivalensklasse, som det pågældende objekt tilhører. Eksempler på betydningen af kvalitative egenskaber er navne på stater, farver, bilmærker osv. Sådanne karakteristika opfylder identitetsaksiomerne:

På stort antal klasser bruger hierarkiske navngivningsskalaer. Mest berømte eksempler Sådanne skalaer er de skalaer, der bruges til at klassificere dyr og planter.

Med værdier målt i navneskalaen kan du kun udføre én operation - at kontrollere deres tilfældighed eller ikke-sammenfald. Baseret på resultaterne af en sådan kontrol er det muligt yderligere at beregne påfyldningsfrekvenser (sandsynligheder) for forskellige klasser, der kan bruges til anvendelse forskellige metoder statistisk analyse - Chi-kvadrat test af overensstemmelse, Cramers test til test af hypotesen om sammenhængen mellem kvalitative egenskaber mv.

Ordinalskala (eller rangskala)

Bygget på identitet og bestille. Emner i denne skala er rangeret. Men ikke alle objekter kan være underlagt ordensforholdet. Det er for eksempel umuligt at sige, hvilken der er større, en cirkel eller en trekant, men man kan identificere en fælles egenskab i disse objekter - areal, og dermed bliver det lettere at etablere ordensforhold. For denne skala er en monoton transformation acceptabel. En sådan skala er rå, fordi den ikke tager højde for forskellene mellem skalaens emner. Et eksempel på en sådan skala: akademiske resultater (utilfredsstillende, tilfredsstillende, god, fremragende), Mohs-skala.

Interval skala

Her er der en sammenligning med standarden. Konstruktionen af en sådan skala giver os mulighed for at tilskrive de fleste af egenskaberne ved eksisterende numeriske systemer til tal opnået på grundlag af subjektive vurderinger. For eksempel at konstruere en intervalskala for reaktioner. For denne skala er lineær transformation acceptabel. Dette giver dig mulighed for at reducere testresultater til almindelige skalaer og dermed sammenligne indikatorer. Eksempel: Celsius skala.

Relationsskala

I forholdsskalaen gælder forholdet "så mange gange mere". Dette er den eneste af de fire skalaer, der har et absolut nul. Nulpunktet karakteriserer fraværet af det målte kvalitet. Denne skalaen tillader lighedstransformation (multiplikation med en konstant). At bestemme nulpunktet er en vanskelig opgave for forskning, som pålægger begrænsninger for brugen af denne skala. Ved hjælp af sådanne skalaer kan masse, længde, styrke og værdi (pris) måles. Eksempel: Kelvin-skala (temperaturer målt fra det absolutte nulpunkt, med måleenheden valgt efter aftale med eksperter - Kelvin).

Forskel skala

Udgangspunktet er vilkårligt, måleenheden er angivet. Acceptable transformationer er skift. Eksempel: måling af tid.

Absolut skala

Den indeholder en ekstra funktion - den naturlige og utvetydige tilstedeværelse af en måleenhed. Denne skala har et enkelt nulpunkt. Eksempel: antal personer i publikum.

Af de betragtede skalaer er de to første ikke-metriske, og resten er metriske.

Spørgsmålet om skalatypen er direkte relateret til problemet med tilstrækkeligheden af metoder til matematisk behandling af måleresultater. Generelt er tilstrækkelige statistikker dem, der er invariante med hensyn til tilladte transformationer af den anvendte måleskala.

Brug i psykometri. Ved hjælp af forskellige skalaer kan der foretages forskellige psykologiske målinger. De allerførste metoder til psykologisk måling blev udviklet i psykofysikken. Psykofysikernes hovedopgave var, hvordan man bestemmer forholdet mellem de fysiske parametre for stimulering og de tilsvarende subjektive vurderinger af fornemmelser. Når du kender denne forbindelse, kan du forstå, hvilken fornemmelse der svarer til dette eller det tegn. Den psykofysiske funktion etablerer et forhold mellem den numeriske værdi af den fysiske måleskala af en stimulus og den numeriske værdi af den psykologiske eller subjektive reaktion på den stimulus.

Celsius

1701 i Sverige. Hans interesseområder: astronomi, generel fysik, geofysik. Han underviste i astronomi ved Uppsala Universitet og grundlagde der et astronomisk observatorium.

Celsius var den første til at måle stjernernes lysstyrke og etablere forholdet mellem nordlyset og udsving i Jordens magnetfelt.

Han deltog i Lapland-ekspeditionen 1736-1737 for at måle meridianen. Da han vendte tilbage fra polarområderne, begyndte Celsius aktivt at arbejde med organiseringen og opførelsen af et astronomisk observatorium i Uppsala og blev i 1740 dets direktør. Anders Celsius døde den 25. marts 1744. Mineralet celsian, en type bariumfeldspat, er opkaldt efter ham.

Inden for teknologi, medicin, meteorologi og i hverdagen bruges Celsius-skalaen, hvor temperaturen på vandets tredobbelte punkt er 0,01, og derfor er frysepunktet for vand ved et tryk på 1 atm 0. I øjeblikket er Celsius-skalaen defineret gennem Kelvin-skalaen: en grad Celsius er lig med en kelvin, . Således har kogepunktet for vand, oprindeligt valgt af Celsius som referencepunkt lig med 100, mistet sin værdi, og moderne skøn Kogepunktet for vand ved normalt atmosfærisk tryk er omkring 99,975. Celsius-skalaen er praktisk talt meget praktisk, fordi vand er meget almindeligt på vores planet, og vores liv er baseret på det. Nul Celsius er et særligt punkt for meteorologi, fordi det er forbundet med frysning af atmosfærisk vand. Skalaen blev foreslået af Anders Celsius i 1742.

Fahrenheit

Gabriel Fahrenheit. Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736) - Tysk fysiker Født den 24. maj 1686 i Danzig (nu Gdansk, Polen) Han har studeret fysik i Tyskland, Holland og England i fremstillingen af præcise meteorologiske instrumenter I 1709 lavede han et alkoholtermometer, i 1714 - et kviksølvtermometer, ved hjælp af en ny metode til at rense kviksølv Til et kviksølvtermometer byggede Fahrenheit en skala med tre referencepunkter: den svarede til temperaturen på blandingen af vand - is - ammoniak, - til en sund persons kropstemperatur, og som referencepunkt blev kogepunktet for rent vand på Fahrenheit-skalaen skala bruges mange steder. engelsktalende lande, selvom det efterhånden er ved at give plads til Celsius-skalaen. Udover at lave termometre var Fahrenheit involveret i at forbedre barometre og hygrometre. Han studerede også afhængigheden af ændringer i en væskes kogepunkt af atmosfærisk tryk og saltindholdet i det, opdagede fænomenet underafkøling af vand og kompilerede tabeller over legemers specifikke vægtfylde. Fahrenheit døde i Haag den 16. september 1736.

I England og især i USA bruges Fahrenheit-skalaen. Nul grader Celsius er 32 grader Fahrenheit, og en grad Fahrenheit er 5/9 grader Celsius.

Følgende definition er i øjeblikket accepteret Fahrenheit skala: Dette er en temperaturskala, hvor 1 grad (1) er lig med 1/180 af forskellen mellem kogepunktet for vand og smeltepunktet for is ved atmosfærisk tryk, og smeltepunktet for is har en temperatur på F Temperaturen på Fahrenheit-skalaen er relateret til temperaturen på Celsius-skalaen. Foreslået af G. Fahrenheit i 1724.

Reaumur skala

Rene Reaumur. Rene Antoin de Reaumur blev født den 28

februar 1683 i La Rochelle, fransk naturforsker, udenlandsk æresmedlem af Sankt Petersborgs Videnskabsakademi (1737). Arbejder med regenerering, fysiologi, biologi af insektkolonier. Han foreslog en temperaturskala opkaldt efter ham. Han forbedrede nogle metoder til fremstilling af stål, han var en af de første, der gjorde forsøg på videnskabeligt at underbygge nogle støbeprocesser, og skrev værket "Kunsten at forvandle jern til stål." Han kom til en værdifuld konklusion: jern, stål, støbejern er forskellige i mængden af nogle urenheder. Ved at tilsætte denne urenhed til jern, ved at karburere eller legere med støbejern, opnåede Reaumur stål. I 1814 beviste K. Careten, at denne urenhed var kul.

Reaumur gav en metode til fremstilling af matteret glas.

I dag forbinder hukommelsen kun hans navn med opfindelsen af en lang

anvendt temperaturskala. Faktisk var René Antoine Ferchant de Reaumur, der levede i 1683-1757, hovedsageligt i Paris, en af disse videnskabsmænd alsidighed som i vor tid - en tid med snæver specialisering - er svære at forestille sig. Reaumur var på samme tid både tekniker, fysiker og naturvidenskabsmand. Han opnåede stor berømmelse uden for Frankrig som entomolog. I de seneste år I løbet af sit liv kom Reaumur til den idé, at søgen efter den mystiske transformative kraft skulle udføres de steder, hvor dens manifestation er mest tydelig - under transformationen af mad i kroppen, dvs. efter dets assimilering. Han døde den 17. oktober 1757 på slottet Bermovdiere nær Saint-Julien-du-Terroux (Mayenne).

Foreslået i 1730 af R. A. Reaumur, som beskrev det alkoholtermometer, han opfandt.

Enheden er graden Reaumur (), lig med 1/80 af temperaturintervallet mellem referencepunkterne - temperaturen af smeltende is () og kogende vand ()

I øjeblikket er vægten faldet ud af brug, den overlevede længst i Frankrig, forfatterens hjemland.

Sammenligning af temperaturskalaer

Beskrivelse	Kelvin	Celsius	Fahrenheit	Newton	Reaumur
Absolut nul	0	-273.15	-459.67	-90.14	-218.52
Smeltetemperatur af en blanding af Fahrenheit (salt og is i lige store mængder)	255.37	-17.78	0	-5.87	-14.22
Vandets frysepunkt (normale forhold)	273.15	0	32	0	0
Gennemsnitlig menneskelig kropstemperatur	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
Vands kogepunkt (normale forhold)	373.15	100	212	33	80
Solens overfladetemperatur	5800	5526	9980	1823	4421

Temperaturskalaer, sammenlignelige systemer numeriske værdier temperatur. Temperatur er ikke en direkte målbar størrelse; dens værdi bestemmes af temperaturændringen af ethvert termometrisk stof, der er praktisk til måling af den fysiske egenskab. Efter at have valgt et termometrisk stof og egenskab er det nødvendigt at indstille det indledende referencepunkt og størrelsen af temperaturenheden - grader. Således bestemmes empiriske temperaturskalaer (i det følgende benævnt T.s.). I T. sh. Normalt registreres to hovedtemperaturer, svarende til faseligevægtspunkterne for enkomponentsystemer (de såkaldte reference- eller konstantpunkter), hvorimellem afstanden kaldes skalaens hovedtemperaturinterval. Følgende referencepunkter anvendes: vands tredobbelte punkt, vands kogepunkt, brint og oxygen, størkningspunktet for sølv, guld osv. Størrelsen af et enhedsinterval (temperaturenhed) sættes som en vis brøkdel af hovedintervallet. Til begyndelsen af optællingen T. sh. tage et af referencepunkterne. Sådan kan du bestemme den empiriske (betingede) T. sh. for enhver termometrisk egenskab. Hvis vi antager, at forholdet mellem og temperatur er lineært, så er temperatur , hvor , og er de numeriske værdier af egenskaben ved temperatur , ved start- og slutpunkterne for hovedintervallet, - gradens størrelse - antallet af inddelinger af hovedintervallet.

I Celsius-skalaen tages f.eks. temperaturen af vandstørkningen (issmeltning) som udgangspunkt, hovedintervallet mellem vands størknings- og kogepunkter er opdelt i 100 lige store dele ().

T. sh. er således et system af successive temperaturværdier relateret lineært til værdierne af den målte fysiske størrelse (denne størrelse skal være utvetydig og monoton funktion temperatur). Generelt er T. sh. kan variere i termometriske egenskaber (dette kan være termisk udvidelse af legemer, ændring i elektrisk modstand af ledere med temperatur osv.), i termometrisk stof (gas, væske, solid), og afhænger også af referencepunkter. I det simpleste tilfælde er T. sh. afviger i de numeriske værdier, der er vedtaget for de samme referencepunkter. I Celsius (), Reaumur () og Fahrenheit () skalaerne er der således tildelt forskellige temperaturværdier til isens smeltepunkter og kogepunktet for vand ved normalt tryk. Forholdet til at konvertere temperatur fra en skala til en anden:

Direkte genberegning for T. sh., der adskiller sig i basistemperaturer, uden yderligere eksperimentelle data er umulig. T. sh., der adskiller sig i termometrisk egenskab eller stof, er væsentligt forskellige. Et ubegrænset antal empiriske termometre, der ikke falder sammen med hinanden, er muligt, da alle termometriske egenskaber er relateret til temperaturen ikke-lineært, og graden af ikke-linearitet er forskellig for forskellige egenskaber og den reelle temperatur målt i henhold til det empiriske termometer kaldes konventionel ("kviksølv", "platin" temperatur osv.), dens enhed er den konventionelle grad. Blandt empiriske T. sh. Et særligt sted er optaget af gasskalaer, hvor gasser tjener som termometriske stoffer ("nitrogen", "brint", "helium" termometer). Disse T. sh. afhænge mindre end andre af den anvendte gas og kan (ved at indføre korrektioner) bringes til den teoretiske gas T. sh. Avogadro, gyldig til en ideel gas. Absolut empirisk T. sh. De kalder en skala, hvis absolutte nul svarer til den temperatur, ved hvilken den numeriske værdi af en fysisk egenskab (for eksempel i Avogadro-gasteorien svarer det absolutte nulpunkt af temperaturen til nultrykket af en ideel gas). temperaturer (ifølge den empiriske T. sh.) og (ifølge den absolutte empiriske T. sh.) er forbundet med relationen , hvor er det absolutte nul af den empiriske T. sh. (introduktionen af det absolutte nul er en ekstrapolation og indebærer ikke dens implementering).

Den grundlæggende ulempe ved empiriske T. sh. - deres afhængighed af det termometriske stof - er fraværende i termodynamisk termodynamik, baseret på termodynamikkens anden lov. Ved bestemmelse af den absolutte termodynamiske temperatur. (Kelvin-skalaen) kommer fra Carnot-cyklussen. Hvis en krop, der fuldfører cyklussen i Carnot-cyklussen, absorberer varme ved temperatur og afgiver varme ved temperatur, så er forholdet afhænger ikke af arbejdsvæskens egenskaber og gør det muligt at bestemme den absolutte temperatur ved hjælp af de mængder, der er tilgængelige for målinger. Til at begynde med blev hovedintervallet for denne skala sat af punkterne for smeltende is og kogende vand ved atmosfærisk tryk, enheden for absolut temperatur svarede til en del af hovedintervallet, og smeltepunktet for is blev taget som udgangspunkt. I 1954 etablerede X General Conference on Weights and Measures den termodynamiske T. sh. med ét referencepunkt - vandets tredobbelte punkt, hvis temperatur antages at være 273,16 K (præcis), hvilket svarer til . temperatur i absolut termodynamisk T. sh. målt i kelvin (K). Den termodynamiske temperaturskala, hvor temperaturen tages for isens smeltepunkt, kaldes celsius. Forbindelser mellem temperaturer udtrykt i Celsius og absolut termodynamisk T.-skala:

så størrelsen af enhederne i disse skalaer er den samme. I USA og nogle andre lande, hvor det er sædvanligt at måle temperatur på Fahrenheit-skalaen, er absolut T. sh. Rankin. Forholdet mellem kelvin og grad Rankine: på Rankine-skalaen svarer isens smeltepunkt til , vands kogepunkt .

Enhver empirisk T. sh. reduceres til termodynamisk T. sh. indførelse af korrektioner under hensyntagen til arten af forholdet mellem den termometriske egenskab og termodynamisk temperatur. Termodynamisk T. sh. udføres ikke direkte (ved at udføre en Carnot-cyklus med et termometrisk stof), men ved hjælp af andre processer forbundet med termodynamisk temperatur. I et bredt temperaturområde (ca. fra kogepunktet for helium til størkningspunktet for guld), termodynamisk T. sh. falde sammen med T. sh. Avogadro, så den termodynamiske temperatur bestemmes af gastemperaturen, som måles med et gastermometer. Ved lavere temperaturer er den termodynamiske T. sh. udført i henhold til temperaturafhængigheden af den magnetiske følsomhed af paramagnetiske materialer, ved højere værdier blev skalaen omdefineret flere gange (MTSh-48, MPTS-68, MTSH-90): referencetemperaturer og interpolationsmetoder ændrede sig, men princippet forblev det samme - grundlaget for skalaen er et sæt af rene faseovergangsstoffer med visse værdier af termodynamiske temperaturer og interpolationsinstrumenter kalibreret på disse punkter. ITS-90-skalaen er i øjeblikket i kraft. Hoveddokumentet (Forskrifter på skalaen) fastlægger definitionen af Kelvin, værdierne for faseovergangstemperaturer (referencepunkter) og interpolationsmetoder.

Temperaturskalaer, der bruges i hverdagen - både Celsius og Fahrenheit (anvendes hovedsageligt i USA) - er ikke absolutte og derfor ubelejlige, når man udfører forsøg under forhold, hvor temperaturen falder under vands frysepunkt, hvorfor temperaturen skal udtrykkes negativ antal. For sådanne tilfælde blev der indført absolutte temperaturskalaer.

En af dem kaldes Rankine-skalaen, og den anden er den absolutte termodynamiske skala (Kelvin-skalaen); deres temperaturer måles i henholdsvis grader Rankine () og kelvin (K). Begge skalaer begynder ved absolut nultemperatur. De adskiller sig ved, at en Kelvin er lig med en grad Celsius, og en Rankine-grad er lig med en grad Fahrenheit. Frysepunktet for vand ved standard atmosfærisk tryk svarer til , , .

Kelvin-skalaen er bundet til vandets tredobbelte punkt (273,16 K), og Boltzmann-konstanten afhænger af det. Dette skaber problemer med nøjagtigheden af fortolkningen af højtemperaturmålinger. BIPM overvejer nu muligheden for at gå over til en ny definition af Kelvin og fastsætte Boltzmann-konstanten i stedet for at henvise til trepunktstemperaturen.

Kort opsummering: eleven blev fortrolig med klassificeringen af skalaer og deres omfang.

Øvelsessæt

Spørgsmål:

Hvornår og af hvem blev den moderne klassificering af skalaer foreslået?
Definer ordet SCALE.
Nævn alle de typer skalaer, du kender, og forklar deres forskelle?
Hvorfor bruges skalaer i psykometri?
Hvilke skalaer er mest brugt i England og Amerika?
Hvilken af ovenstående skalaer dukkede op først?
Hvilket land har brugt Reaumur-skalaen i længst tid?
Hvordan måles temperaturen på den absolutte termodynamiske temperaturskala?
Giv eksempler på absolutte temperaturskalaer.
Hvad er forholdet mellem kelvin og grad Rankine?

Øvelser

Tegn et diagram, der viser moderne klassifikation vægte Kan du oprette skalaer efter hierarki?
Bestem temperaturværdien i forskellige temperaturskalaer (Fahrenheit, Kelvin)

Menneskeheden lærte at måle temperatur for cirka 400 år siden. Men de første instrumenter, der ligner nutidens termometre, dukkede først op i det 15. århundrede. Opfinderen af det første termometer var videnskabsmanden Gabriel Fahrenheit. I alt blev der opfundet flere forskellige temperaturskalaer i verden, nogle af dem var mere populære og bruges stadig i dag, andre faldt efterhånden ud af brug.

Temperaturskalaer er systemer med temperaturværdier, der kan sammenlignes med hinanden. Da temperatur ikke er en størrelse, der kan måles direkte, er dens værdi forbundet med en ændring i temperaturtilstanden for et stof (for eksempel vand). På alle temperaturskalaer registreres som regel to punkter, svarende til overgangstemperaturerne for det valgte termometriske stof til forskellige faser. Det er de såkaldte referencepunkter. Eksempler omfatter kogepunktet for vand, størkningspunktet for guld osv. Et af punkterne tages som oprindelse. Intervallet mellem dem er opdelt i et vist antal lige store segmenter, som er enkeltstående. Én grad er universelt accepteret som en enhed.

De mest populære og udbredte temperaturskalaer i verden er Celsius- og Fahrenheit-skalaerne. Lad os dog se på de tilgængelige skalaer i rækkefølge og prøve at sammenligne dem ud fra et synspunkt om brugervenlighed og praktisk anvendelighed. Der er fem mest berømte skalaer:

1. Fahrenheit-skalaen blev opfundet af Fahrenheit, en tysk videnskabsmand. På en af de kolde vinterdage i 1709 faldt kviksølvet i videnskabsmandens termometer til en meget lav temperatur, som han foreslog at tage som nul på den nye skala. Et andet referencepunkt var temperaturen i menneskekroppen. Frysepunktet for vand på hans skala var +32°, og kogepunktet +212°. Fahrenheit-skalaen er ikke særlig tankevækkende eller praktisk. Tidligere var det meget udbredt på nuværende tidspunkt - næsten kun i USA.

2. Ifølge Reaumur-skalaen, opfundet af den franske videnskabsmand René de Reaumur i 1731, er det nederste referencepunkt vandets frysepunkt. Skalaen er baseret på brugen af alkohol, som udvider sig ved opvarmning en grad blev taget til at være en tusindedel af volumenet af alkohol i reservoiret og røret ved nul. Denne vægt er nu ude af brug.

3. På Celsius-skalaen (foreslået af en svensker i 1742) tages temperaturen af blandingen af is og vand (temperaturen ved hvilken isen smelter) til nul. Det blev besluttet at opdele intervallet mellem dem i 100 dele, og en del blev taget som en måleenhed - en grad Celsius. mere rationel end Fahrenheit-skalaen og Reaumur-skalaen, og bruges nu overalt.

4. Kelvin-skalaen blev opfundet i 1848 af Lord Kelvin (den engelske videnskabsmand W. Thomson). Nulpunktet på den svarede til den lavest mulige temperatur, ved hvilken bevægelsen af molekyler af et stof stopper. Denne værdi blev teoretisk beregnet, når man studerede gassers egenskaber. På Celsius-skalaen svarer denne værdi til cirka - 273 ° C, dvs. nul Celsius er lig med 273 K. Måleenheden for den nye skala var en kelvin (oprindeligt kaldet "grad Kelvin").

5. (opkaldt efter den skotske fysiker W. Rankin) har samme princip som Kelvin-skalaen, og dimensionen er den samme som Fahrenheit-skalaen. Dette system var praktisk talt ikke udbredt.

De temperaturværdier, som Fahrenheit- og Celsius-skalaerne giver os, kan nemt konverteres til hinanden. Når du konverterer "i dit hoved" (dvs. hurtigt, uden at bruge specielle tabeller) Fahrenheit-værdier til grader Celsius, skal du reducere det oprindelige tal med 32 enheder og gange med 5/9. Omvendt (fra Celsius til Fahrenheit skalaen) - gange den oprindelige værdi med 9/5 og tilføj 32. Til sammenligning: Temperaturen i Celsius er 273,15 °, i Fahrenheit - 459,67 °.

Historien om opfindelsen af termometeret, takket være oversættelser af gamle videnskabsmænds arv, er blevet godt bevaret.

Det beskrives, at den græske videnskabsmand og læge Galen gjorde det første forsøg på at måle temperaturen i 170 e.Kr. Han dokumenterede standardtemperaturen for kogende vand og is.

Varmemålere

Begrebet temperaturmåling er ret nyt. Termoskopet, i det væsentlige en varmemåler uden skala, var forløberen for det moderne termometer. Der var flere opfindere, der arbejdede på termoskopet i 1593, men den mest berømte er Galileo Galilei, en italiensk opfinder, som også forbedrede (men ikke opfandt) termoskopet.

Et termoskop kan vise forskelle i varme, så observatører kan vide, om noget er blevet varmere eller koldere. Et termoskop kan dog ikke give en nøjagtig temperatur i grader. I 1612 tilføjede den italienske opfinder Santorio sin numeriske skala til termoskopet, og den blev brugt til at måle en persons temperatur. Men der manglede stadig standardiseret skala og præcision.

Opfindelsen af termometeret tilhører den tyske fysiker Gabriel Fahrenheit, der sammen med den danske astronom Olaf Christensen Römer udviklede en måler baseret på og ved hjælp af alkohol.

I 1724 introducerede de standardtemperaturskalaen, der bærer hans navn, Fahrenheit, en skala, der blev brugt til at registrere ændringer i varme i en nøjagtig form. Dens skala er delt 180 grader mellem fryse- og kogepunktet for vand. Frysepunktet på 32°F for vand og kogepunktet på 212°F for vand, 0°F, var baseret på varmen fra en ligelig blanding af vand, is og salt. Også temperaturen i den menneskelige krop tages som grundlag for dette symbolske system. Oprindeligt var den normale temperatur på den menneskelige krop 100°F, men er siden blevet justeret til 98,6°F En lige så blanding af vand, is og ammoniumchlorid bruges til at indstille den til 0°F.

Fahrenheit demonstrerede et alkoholbaseret termometer i 1709 før opdagelsen af en kviksølvanalog, som viste sig at være mere nøjagtig.

I 1714 udviklede Fahrenheit det første moderne termometer, et kviksølvtermometer med mere nøjagtige målinger. Det er kendt, at kviksølv udvider eller trækker sig sammen, når den fysiske værdi af varme stiger eller falder. Dette kan betragtes som det første moderne kviksølvtermometer med en standardiseret skala.

Historien om opfindelsen af termometeret bemærker, at Gabriel Fahrenheit, en tysk fysiker, opfandt alkoholtermometeret i 1709 og kviksølvtermometeret i 1714.

Typer af temperaturskalaer

I den moderne verden bruges visse typer temperaturskalaer:

1. Fahrenheit-skalaen er en af de tre vigtigste temperaturskalaer skiltesystemer, brugt i dag med de to andre Celsius og Kelvin. Fahrenheit er standarden, der bruges til at måle temperatur i USA, men det meste af resten af verden bruger Celsius.

2. Kort efter opdagelsen af Fahrenheit annoncerede den svenske astronom Anders Celsius sin skala, som omtales som Celsius. Den er opdelt i 100 grader, der adskiller kogepunkt og frysepunkt. Den oprindelige skala fastsat af Celsius som 0 som kogepunkt for vand og 100 som frysepunkt, blev ændret kort efter opfindelsen af skalaen og blev: 0° C - frysepunkt, 100° C - kogepunkt.

Udtrykket Celsius blev vedtaget i 1948 af den internationale konference om vægte og mål, og skalaen er den foretrukne temperatursensor til videnskabelige anvendelser såvel som i de fleste lande i verden undtagen USA.

3. Den næste skala blev opfundet af Lord Kelvin fra Skotland med hans måler i 1848, nu kendt som Kelvin-skalaen. Det var baseret på ideen om absolut teoretisk opvarmning, hvor alle stoffer ikke har nogen termisk energi. Der er nej negative tal På Kelvin-skalaen er 0 K den lavest mulige temperatur i naturen.

Absolut nul Kelvin betyder minus 273,15 °C og minus 459,67 F. Kelvin-skalaen er meget udbredt i videnskabelige applikationer. Enheder på Kelvin-skalaen har samme størrelse som dem på Celsius-skalaen, bortset fra at Kelvin-skalaen sætter mest.

Omregningsfaktorer for temperaturtyper

Fahrenheit til Celsius: træk 32 fra, gang derefter med 5, divider derefter med 9;

Celsius til Fahrenheit: gange med 9, divider med 5, og læg derefter 32 sammen;

Fahrenheit til Kelvin: træk 32 fra, multiplicer med 5, divider med 9, add derefter 273,15;

Kelvin til Fahrenheit: træk 273,15 fra, gang med 1,8, og tilføj derefter 32;

Kelvin til Celsius: tilføj 273;

Celsius til Kelvin: træk 273 fra.

Termometre bruger materialer, der ændrer sig på en eller anden måde, når de opvarmes eller afkøles. De mest almindelige er kviksølv eller alkohol, hvor væsken udvider sig ved opvarmning og trækker sig sammen ved afkøling, så længden af væskesøjlen er længere eller kortere afhængig af opvarmningen. Moderne termometre er kalibreret til temperaturer som Fahrenheit (bruges i USA), Celsius (på verdensplan) og Kelvin (bruges hovedsageligt af videnskabsmænd).

Materialet i denne artikel giver en idé om et så vigtigt koncept som temperatur. Lad os give en definition, overveje princippet om temperaturændring og skemaet til konstruktion af temperaturskalaer.

Hvad er temperatur

Definition 1

Temperatur er en skalær fysisk størrelse, der beskriver tilstanden af termodynamisk ligevægt i et makroskopisk system af legemer.

Begrebet temperatur bruges også som en fysisk størrelse, der bestemmer graden af opvarmning af et legeme, men kun en sådan fortolkning er ikke nok til at forstå betydningen af begrebet. Alle fysiske begreber er relateret til visse grundlæggende love og gives kun mening i overensstemmelse med disse love. I dette tilfælde er termen temperatur forbundet med begrebet termisk ligevægt og med loven om makroskopisk irreversibilitet.

Fænomenet termodynamisk ligevægt af de legemer, der udgør systemet, indikerer tilstedeværelsen af den samme temperatur af disse legemer. Temperatur kan kun måles indirekte, idet der tages udgangspunkt i afhængigheden af temperaturen af sådanne fysiske egenskaber ved legemer, der kan måles direkte.

Definition 2

Stoffer eller legemer, der bruges til at opnå en temperaturværdi, kaldes termometrisk.

Lad os sige, at to termisk isolerede legemer bringes i termisk kontakt. En krop vil overføre en strøm af energi til en anden: processen med varmeoverførsel vil starte. I dette tilfælde har kroppen, der afgiver varme, i overensstemmelse hermed højere temperatur end at kroppen "modtager" varmestrømmen. Det er indlysende, at varmeoverførselsprocessen efter nogen tid stopper, og termisk ligevægt vil opstå: det antages, at legemernes temperaturer er udlignet i forhold til hinanden, deres værdier vil være et sted i intervallet mellem de indledende temperaturværdier . Temperaturen tjener således som en markør for termisk ligevægt. Det viser sig, at enhver værdi t, der opfylder kravene:

t 1 > t 2 , når varmeoverførsel sker fra det første legeme til det andet;
t 1 " = t 2 " = t , t 1 > t > t 2, når termisk ligevægt er etableret, kan det tages som temperatur.

Vi bemærker også, at den termiske ligevægt af kroppe er underlagt loven om transitivitet.

Definition 3

Lov om transitivitet: når to legemer er i ligevægt med en tredje, så er de i termisk ligevægt med hinanden.

Et vigtigt træk ved denne definition af temperatur er dens tvetydighed. Ved at vælge forskellige værdier for at opfylde de fastsatte krav (som vil påvirke måden, temperaturen måles på), er det muligt at opnå divergerende temperaturskalaer.

Definition 4

Temperaturskala er en metode til at opdele et temperaturinterval i dele.

Lad os se på et eksempel.

Eksempel 1

Et velkendt apparat til temperaturmåling er et termometer. Til overvejelse, lad os tage termometre af forskellige enheder. Den første er repræsenteret af en kviksølvsøjle i termometerets kapillær, og temperaturværdien her bestemmes af længden af denne søjle, som opfylder betingelserne 1 og 2 angivet ovenfor.

Og en anden måde at måle temperatur på: ved hjælp af et termoelement - elektriske kredsløb med et galvanometer og to forbindelser af forskellige metaller (figur 1 ).

Figur 1

Det ene kryds er i et miljø med en fast temperatur (i vores eksempel er dette smeltende is), det andet er i et miljø, hvis temperatur skal bestemmes. Her er et tegn på temperatur termoelementets emk.

Disse metoder til temperaturmåling vil ikke give de samme resultater. Og for at skifte fra en temperatur til en anden bør der konstrueres en kalibreringskurve, der vil fastslå afhængigheden af termoelementets emk af længden af kviksølvsøjlen. I dette tilfælde omdannes den ensartede skala af et kviksølvtermometer til en ujævn skala af et termoelement (eller omvendt). De ensartede temperaturmålingsskalaer af et kviksølvtermometer og et termoelement skaber to helt forskellige temperaturskalaer, hvor et legeme i samme tilstand vil have forskellige temperaturer. Det er også muligt at overveje termometre, der er identiske i design, men har forskellige "termiske legemer" (for eksempel kviksølv og alkohol): vi vil ikke observere de samme temperaturskalaer i dette tilfælde. Grafen over længden af kviksølvsøjlen versus længden af alkoholsøjlen vil ikke være lineær.

Ud fra ovenstående kan vi konkludere, at begrebet temperatur, baseret på lovene om termisk ligevægt, er tvetydigt. Denne temperatur er empirisk og afhænger af målemetoden. Et vilkårligt punkt tages som "nul" af den empiriske temperaturskala. Ifølge definitionen af empirisk temperatur har kun temperaturforskellen eller dens ændring fysisk betydning. Enhver empirisk temperaturskala konverteres til en termodynamisk temperaturskala ved hjælp af korrektioner, der tager hensyn til arten af forholdet mellem den termometriske egenskab og den termodynamiske temperatur.

For at konstruere en temperaturskala til måling er to faste referencepunkter tildelt to numeriske temperaturværdier. Herefter opdeles forskellen i de numeriske værdier, der er tildelt referencepunkterne, i det nødvendige antal dele, der er valgt tilfældigt, hvilket resulterer i en temperaturmålingsenhed.

De begyndelsesværdier, der bruges som udgangspunkt og måleenhed, er overgangstemperaturerne for kemisk rene stoffer fra en aggregeringstilstand til en anden, for eksempel smeltetemperaturen for is t 0 og kogepunktet for vand t k ved normal atmosfærisk tryk (Pa ≈ 10 5 Pa ). Størrelserne t 0 og t k har forskellige betydninger i forskellige typer temperaturmåleskalaer:

Ifølge Celsius-skalaen (celsius-skalaen): kogepunktet for vand tk = 100 ° C, smeltepunktet for is t0 = 0 ° C. I Celsius-skalaen er temperaturen på vands tredobbelte punkt 0,01 ° C kl. et tryk på 0,06 atm.

Definition 5

Tredobbelt vandpunkt- en sådan temperatur og tryk, ved hvilken alle tre aggregerede vandtilstande kan eksistere i ligevægt samtidigt: væske, fast (is) og damp.

Ifølge Fahrenheit-skalaen: kogepunktet for vand tk = 212 °F; smeltetemperatur for is t 0 = 32 ° C.

Forskellen i temperaturer udtrykt i grader Celsius og Fahrenheit udjævnes efter følgende udtryk:

t°C 100 = t°F - 32.180 eller t°F = 1,8°C + 32.

Nul på denne skala er defineret som frysepunktet for en blanding af vand, ammoniak og salt, taget i forholdet 1:1:1.

Ifølge Kelvin-skalaen: kogepunkt for vand t k = 373 K; smeltetemperatur for is t 0 = 273 K. Her måles temperaturen fra det absolutte nulpunkt (t = 273,15 ° C) og kaldes termodynamisk eller absolut temperatur. T = 0 K – denne temperaturværdi svarer til det absolutte fravær af termiske udsving.

Temperaturværdier på Celsius-skalaen og på Kelvin-skalaen er relateret til hinanden i henhold til følgende udtryk:

T(K) = t°C + 273,15°C.

Ifølge Reaumur-skalaen: kogepunkt for vand tk = 80 ° R; smeltetemperatur for is t 0 = 0 ° R. Reaumurs termometer brugte alkohol; i øjeblikket er vægten næsten ikke brugt.

Temperaturer udtrykt i grader Celsius og grader Réaumur er relateret som følger:

1°C = 0,8°R.

Ifølge Rankine-skalaen: kogepunkt for vand t k = 671,67 ° R a ; smeltetemperatur for is t0 = 491,67 ° R a. Begyndelsen af skalaen svarer til det absolutte nul. Antallet af grader mellem referencepunkterne for frysende og kogende vand på Rankine-skalaen er identisk med Fahrenheit-skalaen og er lig med 180.

Kelvin og Rankine temperaturer er relateret af:

°Ra = °F + 459,67.

Grader Fahrenheit kan konverteres til grader Rankine i henhold til formlen:

°Ra = °F + 459,67.

Mest anvendelig i hverdagen og tekniske anordninger Celsius-skala (skalaenheden er grader Celsius, angivet som °C).

I fysik bruger de termodynamisk temperatur, hvilket ikke bare er praktisk, men også har en dyb fysisk betydning, da det er defineret som den gennemsnitlige kinetiske energi af et molekyle. Enheden for termodynamisk temperatur er graden Kelvin (indtil 1968) eller nu blot Kelvin (K), som er en af grundenhederne i CI Temperaturen T = 0 K kaldes den absolutte nultemperatur, som nævnt ovenfor.

Generelt er moderne termometri baseret på den ideelle gasskala: tryk tages som den termometriske værdi. Gastermometerets skala er absolut (T = 0, p = 0). Ved løsning af praktiske problemer er det oftest nødvendigt at bruge denne temperaturskala.

Eksempel 2

Det accepteres, at en rumtemperatur behagelig for en person er i området fra + 18 ° C til + 22 ° C. Det er nødvendigt at beregne grænserne for komforttemperaturintervallet i henhold til den termodynamiske skala.

Løsning

Lad os tage forholdet T (K) = t ° C + 273,15 ° C som grundlag.

Lad os beregne de nedre og øvre grænser for komforttemperatur på en termodynamisk skala:

T = 18 + 273 ≈ 291 (K); T = 22 + 273 ≈ 295 (K).

Svar: Grænserne for komforttemperaturintervallet på den termodynamiske skala ligger i området fra 291 K til 295 K.

Eksempel 3

Det er nødvendigt at bestemme, ved hvilken temperatur termometeraflæsningerne på Celsius-skalaen og på Fahrenheit-skalaen vil være de samme.

Løsning