Absolut temperaturskala.

Måling af termiske energimængder

En af de vigtigste termiske energimængder er temperatur. Temperatur er en fysisk størrelse, der kendetegner graden af ​​opvarmning af et legeme eller dets termiske energipotentiale. Næsten alt teknologiske processer og forskellige egenskaber ved et stof afhænger af temperaturen.

I modsætning til sådan fysiske mængder, ligesom masse, længde osv., er temperatur ikke en omfattende (parametrisk), men en intensiv (aktiv) størrelse. Hvis en homogen krop er delt i to, så er dens masse også delt i to. Temperatur, som er en intensiv mængde, har ikke denne egenskab af additivitet, dvs. For et system i termisk ligevægt har hver del af systemet den samme temperatur. Derfor er det ikke muligt at lave en temperaturstandard, ligesom der skabes standarder for omfattende mængder.

Temperatur kan kun måles indirekte, baseret på temperaturafhængigheden af ​​sådanne fysiske egenskaber kroppe, der kan måles direkte. Disse egenskaber ved legemer kaldes termometriske. Disse omfatter længde, tæthed, volumen, termoelektrisk effekt, elektrisk modstand osv. Stoffer karakteriseret ved termometriske egenskaber kaldes termometrisk. Instrumentet til at måle temperatur kaldes et termometer. For at lave et termometer skal du have en temperaturskala.

Temperaturskalaen er et specifikt funktionelt numerisk forhold mellem temperatur og værdierne af den målte termometriske egenskab. I denne henseende synes det muligt at konstruere temperaturskalaer baseret på valget af enhver termometrisk egenskab. Samtidig er der ingen generel termometrisk egenskab, der er lineært relateret til temperaturændringer og ikke afhænger af andre faktorer over en lang række temperaturmålinger.

Først temperaturskalaer dukkede op i det 18. århundrede. For at konstruere dem blev der valgt to referencepunkter t 1 og t 2, der repræsenterer faseligevægtstemperaturerne for rene stoffer. Temperaturforskellen t 2 - t 1 kaldes hovedtemperaturområde. Den tyske fysiker Gabriel Daniel Fahrenheit (1715), den svenske fysiker Anders Celsius (1742) og den franske fysiker René Antoine Reaumur (1776) var, når de konstruerede skalaer, baseret på antagelsen om en lineær sammenhæng mellem temperatur t og termometrisk egenskab, som blev brugt som udvidelse af væskevolumenet V, dvs.

t = a + bV, (1)

Hvor EN Og b– konstante koefficienter.

Substitution af V = V 1 ved t = t 1 og V = V 2 ved t = t 2 i denne ligning, efter transformation får vi temperaturskalaens ligning:

I Fahrenheit-, Reaumur- og Celsius-skalaerne svarede smeltepunktet for is t 1 til +32 0, 0 0 og 0 0, og kogepunktet for vand t 2 - 212 0, 80 0 og 100 0. Hovedintervallet t 2 - t 1 i disse skalaer er opdelt i henholdsvis N = 180, 80 og 100 lige store dele, og 1/N-delen af ​​hvert interval kaldes Fahrenheit-graden - t 0 F, Reaumur-graden t 0 R og Celsius-graden t 0 C For skalaer konstrueret efter dette princip er graden altså ikke en måleenhed, men repræsenterer et enhedsinterval - skalaen på skalaen.

For at konvertere temperatur fra en skala til en anden skal du bruge følgende forhold:

(3)

Senere viste det sig, at aflæsningerne af termometre med forskellige termometriske stoffer (kviksølv, alkohol osv.), ved brug af samme termometriske egenskab og en ensartet gradskala, kun falder sammen ved referencepunkter, og på andre punkter divergerer aflæsningerne. Sidstnævnte er især mærkbar ved måling af temperaturer, hvis værdier er placeret langt fra hovedintervallet.

Denne omstændighed forklares ved, at forholdet mellem temperatur og termometrisk egenskab faktisk er ulineært, og denne ulinearitet er forskellig for forskellige termometriske stoffer. Især ulineariteten mellem temperatur og ændring i væskevolumen forklares ved, at temperaturkoefficienten for volumetrisk udvidelse af selve væsken ændres med temperaturen, og denne ændring er forskellig for forskellige dråbevæsker.

Baseret på det beskrevne princip kan du bygge et hvilket som helst antal skalaer, der adskiller sig væsentligt fra hinanden. Sådanne skalaer kaldes konventionelle, og skalaerne på disse skalaer kaldes konventionelle grader.

Problemet med at skabe en temperaturskala uafhængig af stoffers termometriske egenskaber blev løst i 1848 af Kelvin, og den skala, han foreslog, blev kaldt termodynamisk. I modsætning til konventionelle temperaturskalaer er den termodynamiske temperaturskala absolut.

Termodynamisk temperaturskala baseret på brugen af ​​termodynamikkens anden lov. I overensstemmelse med denne lov er koefficienten nyttig handling h for en varmemotor, der kører på en omvendt Carnot-cyklus, bestemmes kun af temperaturen på varmelegemet T n og køleskabet T x og afhænger ikke af arbejdsstoffets egenskaber:

(4)

hvor Q n og Q x er henholdsvis mængden af ​​varme, som arbejdsstoffet modtager fra varmeapparatet og afgives til køleskabet.

Kelvin foreslog at bruge ligheden til at bestemme temperaturen

Ved at bruge en genstand som varmelegeme og en anden som køleskab og køre en Carnot-cyklus mellem dem, er det derfor muligt at bestemme genstandenes temperaturforhold ved at måle forholdet mellem varme taget fra en genstand og givet til den anden. Den resulterende temperaturskala afhænger ikke af arbejdsstoffets egenskaber og kaldes den absolutte temperaturskala. For at den absolutte temperatur skulle have en vis værdi, blev det foreslået at tage forskellen i termodynamiske temperaturer mellem kogepunkterne for vand T kv og smeltepunkterne for isen T tl lig med 100 0. Vedtagelsen af ​​en sådan forskel forfulgte målet om at opretholde kontinuiteten af ​​den numeriske værdi af den termodynamiske temperaturskala fra Celsius-temperaturskalaen. T.O., der angiver mængden af ​​varme modtaget fra varmeapparatet (kogende vand) og givet til køleskabet (smeltende is), henholdsvis gennem Q kv og Q tl, og tager T kv – T tl = 100, får vi:

Og (6)

For enhver temperatur T på varmeren, med en konstant værdi på T tl af køleskabet og mængden af ​​varme Q t givet til det af Carnot-maskinens arbejdsstof, vil vi have:

(7)

Ligning (6) er ligningen celsius termodynamisk temperaturskala og viser, at temperaturværdien T på denne skala er lineært relateret til mængden af ​​varme Q modtaget af arbejdsstoffet i en varmemotor, når den udfører en Carnot-cyklus, og som følge heraf ikke afhænger af egenskaberne af den termodynamiske stof. En grad af termodynamisk temperatur antages at være forskellen mellem kropstemperaturen og isens smeltetemperatur, ved hvilken arbejdet udført i den omvendte Carnot-cyklus er lig med 1/100 af arbejdet udført i Carnot-cyklussen mellem kogepunktet for vand og isens smeltetemperatur (forudsat at mængden af ​​varme, der afgives til køleskabet i begge cyklusser, er den samme).

Fra definitionen af ​​effektivitet det følger, at ved den maksimale værdi skal h=1 T x være lig med nul. Denne laveste temperatur Kelvin kaldte det absolut nul. Temperatur på den termodynamiske skala er betegnet "K".

Den termodynamiske temperaturskala, baseret på to referencepunkter, har utilstrækkelig målenøjagtighed. Næsten vanskelige at gengive temperaturer angivne punkter, fordi de afhænger af tryk, samt af saltindholdet i vandet. Derfor udtrykte Kelvin og Mendeleev ideen om gennemførligheden af ​​at konstruere en termodynamisk temperaturskala baseret på et referencepunkt.

Rådgivningsudvalg for termometri International komité Vægte og mål vedtog i 1954 en anbefaling om at gå over til definitionen af ​​en termodynamisk skala ved hjælp af et referencepunkt - vandets tredobbelte punkt (ligevægtspunktet for vand i de faste, flydende og gasformige faser), som let kan reproduceres i specielle beholdere med en fejl på højst 0,0001 K. Temperaturen på dette punkt tages til at være 273,16 K, dvs. højere end isens smeltetemperatur med 0,01 K. Dette tal er valgt således, at temperaturværdierne på den nye skala praktisk talt ikke adskiller sig fra den gamle Celsius-skala med to referencepunkter. Det andet referencepunkt er absolut nul, som praktisk talt ikke er realiseret, men har en strengt fast position.

I 1967 XIII Generalforsamling om vægte og mål præciserede definitionen af ​​enheden for termodynamisk temperatur med følgende ordlyd: " Kelvin– 1/273,16 del af den termodynamiske temperatur af vandets tredobbelte punkt." Termodynamisk temperatur kan også udtrykkes i grader Celsius:

t = T– 273,15 K (8)

Historie

Ordet "temperatur" opstod i de dage, hvor folk troede, at varmere kroppe indeholdt mere særligt stof - kalorieholdigt, end i mindre opvarmede. Derfor blev temperatur opfattet som styrken af ​​en blanding af kropsstof og kalorieindhold. Af denne grund kaldes måleenhederne for styrken af ​​alkoholholdige drikkevarer og temperatur de samme - grader.

Da temperatur er molekylers kinetiske energi, er det klart, at det er mest naturligt at måle den i energienheder (dvs. i SI-systemet i joule). Temperaturmålinger begyndte dog længe før skabelsen af ​​den molekylære kinetiske teori, så praktiske skalaer måler temperaturen i konventionelle enheder - grader.

Kelvin skala

Termodynamik bruger Kelvin-skalaen, hvor temperaturen måles fra det absolutte nulpunkt (tilstanden svarende til det minimalt teoretisk mulige indre energi krop), og en kelvin er lig med 1/273,16 af afstanden fra det absolutte nulpunkt til vandets tredobbelte punkt (tilstanden, hvor is, vand og vanddamp er i ligevægt). Boltzmanns konstant bruges til at omdanne kelvin til energienheder. Der bruges også afledte enheder: kilokelvin, megakelvin, millikelvin osv.

Celsius

I hverdagen bruges Celsius-skalaen, hvor vands frysepunkt tages til 0, og vands kogepunkt tages til 100°. atmosfærisk tryk. Da fryse- og kogepunkter for vand ikke er veldefinerede, er Celsius-skalaen i øjeblikket defineret ved hjælp af Kelvin-skalaen: en grad Celsius er lig med en kelvin, det absolutte nul anses for at være -273,15 °C. 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, da frysning af atmosfærisk vand ændrer alt væsentligt.

Fahrenheit

I England og især i USA bruges Fahrenheit-skalaen. I denne skala er intervallet fra selve temperaturen opdelt i 100 grader. kold vinter i byen hvor Fahrenheit boede, til en temperatur menneskekroppen. Nul grader Celsius er 32 grader Fahrenheit, og en grad Fahrenheit er lig med 5/9 grader Celsius.

Den nuværende definition af Fahrenheit-skalaen er som følger: det er en temperaturskala, hvor 1 grad (1 °F) er lig med 1/180 af forskellen mellem vands kogepunkt og isens smeltetemperatur ved atmosfærisk tryk, og smeltepunktet for is er +32 °F. Fahrenheit-temperaturen er relateret til Celsius-temperaturen (t °C) med forholdet t °C = 5/9 (t °F - 32), dvs. en ændring i temperaturen på 1 °F svarer til en ændring på 5/9 ° C. Foreslået af G. Fahrenheit i 1724.

Reaumur skala

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

Enheden er graden Reaumur (°R), 1 °R er lig med 1/80 af temperaturintervallet mellem referencepunkterne - smeltetemperaturen for is (0 °R) og kogepunktet for vand (80 °R)

1 °R = 1,25 °C.

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

Omregning af temperatur mellem hovedskalaer
	Kelvin	Celsius	Fahrenheit
Kelvin (K)		C + 273,15	= (F + 459,67) / 1,8
Celsius (°C)	K − 273,15		= (F - 32) / 1,8
Fahrenheit (°F)	K 1,8 - 459,67	C 1,8 + 32

Sammenligning af temperaturskalaer

Beskrivelse	Kelvin	Celsius	Fahrenheit	Newton	Reaumur
Absolut nul		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
Smeltetemperatur for en blanding af Fahrenheit (salt og is i lige store mængder)	255.37	−17.78		−5.87	−14.22
Vandets frysepunkt (normale forhold)	273.15
Gennemsnitlig menneskelig kropstemperatur ¹	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
Vands kogepunkt (normale forhold)	373.15
Solens overfladetemperatur	5800	5526	9980	1823	4421

¹ Normal menneskelig kropstemperatur er 36,6 °C ±0,7 °C eller 98,2 °F ±1,3 °F. Den almindeligt citerede værdi på 98,6 °F er en nøjagtig konvertering til Fahrenheit af det 19. århundredes tyske værdi på 37 °C. Fordi denne værdi ikke er inden for området normal temperatur ifølge moderne ideer kan vi sige, at det indeholder overdreven (forkert) nøjagtighed. Nogle værdier i denne tabel er blevet afrundet.

Sammenligning af Fahrenheit og Celsius skalaer

(af- Fahrenheit skala, oC- Celsius skala)

oF	oC		oF	oC		oF	oC		oF	oC
459.67 -450 -400 -350 -300 -250 -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65	273.15 -267.8 -240.0 -212.2 -184.4 -156.7 -128.9 -123.3 -117.8 -112.2 -106.7 -101.1 -95.6 -90.0 -84.4 -78.9 -73.3 -70.6 -67.8 -65.0 -62.2 -59.4 -56.7 -53.9		60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5	51.1 -48.3 -45.6 -42.8 -40.0 -37.2 -34.4 -31.7 -28.9 -28.3 -27.8 -27.2 -26.7 -26.1 -25.6 -25.0 -24.4 -23.9 -23.3 -22.8 -22.2 -21.7 -21.1 -20.6		4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19	20.0 -19.4 -18.9 -18.3 -17.8 -17.2 -16.7 -16.1 -15.6 -15.0 -14.4 -13.9 -13.3 -12.8 -12.2 -11.7 -11.1 -10.6 -10.0 -9.4 -8.9 -8.3 -7.8 -7.2		20 21 22 23 24 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 125 150 200	6.7 -6.1 -5.6 -5.0 -4.4 -3.9 -1.1 1.7 4.4 7.2 10.0 12.8 15.6 18.3 21.1 23.9 26.7 29.4 32.2 35.0 37.8 51.7 65.6 93.3

For at konvertere grader Celsius til Kelvin skal du bruge formlen T=t+T0 hvor T er temperaturen i kelvin, t er temperaturen i grader celsius, T 0 =273,15 kelvin. Størrelsen af ​​en grad Celsius er lig med Kelvin.

TEMPERATUR SKAL

TEMPERATUR SKAL, gradueret skala til måling af temperatur. For at skabe en temperaturskala kræver det valg af en termometrisk parameter, der varierer lineært med temperaturen (f.eks. volumenet af en gas ved konstant tryk eller udvidelsen af ​​en væske i et rør), to eller flere faste, let reproducerbare punkter (f. for eksempel vands koge- og frysepunkter) og definere vilkårlige opdelinger (kaldet grader) mellem faste punkter. Ekspansion af gas, alkohol, kviksølv, elektrisk modstand og lysets bølgelængde bruges normalt som termometriske parametre. De mest almindelige temperaturskalaer er FARENHEIT, CELSIUS (celsius) og KELVIN (eller absolut); de forkortes som °F, °C og K. Fahrenheit-skalaen brugte oprindeligt frysepunktet for vand (betragtet som 32 °F) og menneskelig kropstemperatur (96 °F, senere 98,6 °F) som faste punkter. Intervallet mellem dem var opdelt i 64 grader; Vandets kogepunkt bestemmes ved ekstrapolering til 212°F. Celsius-skalaen bruger vands fryse- og kogepunkter som henholdsvis 0 °C og 100 °C; intervallet divideres med 100 grader. Nul på Kelvin- eller termodynamisk skala (-273,15 °C, -459,67 °F)

Videnskabelig og teknisk encyklopædisk ordbog.

Se, hvad "TEMPERATURE SCALE" er i andre ordbøger:

TEMPERATUR SKAL- en række numeriske punkter på termometerskalaen, fordelt inden for et temperaturinterval begrænset af to punkter med konstant temperatur, taget som de vigtigste hovedreferencepunkter (normalt for de samme fysiske tilstande, for eksempel temperatur... ... Big Polytechnic Encyclopedia

temperaturskala- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Emner: energi generelt EN temperaturskala ...

temperaturskala- temperatūros skalė statusas T sritis Energetika apibrėžtis Verčių, nurodančių atitinkamų temperatūros matavimo vienetų seką, visuma. atitikmenys: engl. temperaturskala vok. Temperaturskala, f rus. temperaturskala, f pranc. échelle de … … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

temperaturskala- temperaturskala... Ordbog over kemiske synonymer I

Nu til måling af temperaturen på luft, vand, krop osv. Vi bruger CELSIUS-skalaen, hvor en grad er lig med 1/100 af forskellen mellem temperaturerne på kogende vand og smeltende is. Der er også en REOMUR-skala, hvor en grad er lig med 1/80... ... Encyklopædi af russisk liv XIXårhundrede

Kelvin temperaturskala- Termodynamisk temperaturskala (TC), hvor 0°K=–273,16°C (1K=1°C). Syn.: absolut temperaturskala; Kelvin skala... Ordbog for geografi

Fahrenheit temperaturskala- Temperaturskala med et frysepunkt for vand på 32°F og et kogepunkt på 212°F [konvertering til Celsius (C) temperaturskalaen udføres ved hjælp af formlen: C=(F 32)5/9] ... Ordbog for geografi

Celsius temperaturskala- Temperaturskala (t°C), foreslået af den svenske astronom A. Celsius, som deler intervallet mellem frysepunktet og kogepunktet for vand i 100 dele, således at frysepunktet for vand ved standardatmosfærisk tryk er 0° C, og ... ... Ordbog for geografi

Réaumur temperaturskala- Reaumur termometer - Emner olie- og gasindustrien Synonymer Reaumur termometer EN Reaumur skala ... Teknisk oversættervejledning

Rankine temperaturskala- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Energiemner generelt EN Rankine-skala ... Teknisk oversættervejledning

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. 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 måleenhed - grader 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 °.

Temperatur er den vigtigste parameter miljø(OS). OS temperatur karakteriserer graden af ​​opvarmning, som bestemmes af den interne kinetisk energi termisk bevægelse af molekyler. Temperatur kan defineres som en termisk tilstandsparameter. For at sammenligne opvarmningsgraden af ​​legemer bruger den en ændring i enhver af deres fysiske egenskaber, der afhænger af temperaturen og er let målbar (f.eks. volumetrisk udvidelse af en væske, en ændring elektrisk modstand metal osv.).

For at gå videre til den kvantitative temperaturbestemmelse er det nødvendigt at etablere en temperaturskala, dvs. vælg startpunktet (nul på temperaturskalaen) og måleenheden for temperaturintervallet (grader).

Temperaturskalaer brugt før introduktionen af ​​en enkelt temperaturskala er en række mærker inden for et temperaturområde begrænset af to let reproducerbare konstante (hovedreference eller reference) koge- og smeltepunkter for kemisk rene stoffer. Disse temperaturer blev taget lig med vilkårlige numeriske værdier t" og t". Således er 1 grad = (t" - t")/n, hvor t" og t" er to konstante, let reproducerbare temperaturer i hvilket temperaturområde.

For at markere temperaturskalaen blev den volumetriske udvidelse af legemer ved opvarmning oftest brugt, og vands kogepunkter og isens smeltning blev taget som konstante punkter. Temperaturskalaerne skabt af Lomonosov, Fahrenheit, Reaumur og Celsius er baseret på dette princip. Ved konstruktion af disse skalaer blev der antaget en lineær sammenhæng mellem væskens volumetriske udvidelse og temperatur, dvs.

hvor k er proportionalitetskoefficienten (svarer til den relative temperaturkoefficient for volumetrisk udvidelse). Integrationsligning (1) giver

hvor D er integrationskonstanten.

For at bestemme konstanterne k og D bruges to udvalgte temperaturer t" og t" Ved at tage volumen V ved temperatur t" og volumen V ved temperatur t" - V", får vi

t" = kV" + D; (3)

t" = kV" + D; (4).

Hvis vi trækker ligning (3) fra ligning (2) og (4), får vi

t-t" = k(V-V") (5);

t" - t" = k(V" - V") (6).

Ved at dividere ligning (5) med ligning (6), får vi

hvor t" og t" er temperaturerne for henholdsvis issmeltning og vandkogende kl. normalt tryk og frit faldsacceleration 980,665 cm/s2; V" og V" - volumener af væsker svarende til temperaturer t" og t"; V er volumenet af væske svarende til temperaturen t.

Der er ingen væsker i naturen med lineær afhængighed mellem volumetrisk udvidelseskoefficient og temperatur, derfor afhænger aflæsningerne af termometre af arten af ​​det termometriske stof (kviksølv, alkohol osv.).

Med udviklingen af ​​videnskab og teknologi opstod behovet for at skabe en samlet temperaturskala, der ikke er relateret til nogen særlige egenskaber ved det termometriske stof og egnet over et bredt temperaturområde. I 1848 foreslog Kelvin, baseret på termodynamikkens anden lov, at bestemme temperaturen baseret på ligheden

T 2 /(T 2 - T 1) = Q 2 / (Q 2 - Q 1),

hvor T 1 og T 2 er temperaturerne på henholdsvis køleskabet og varmeapparatet; Q 1 og Q 2 er mængden af ​​varme, som henholdsvis modtages af arbejdsstoffet fra varmeren og gives til køleskabet (for en ideel varmemotor, der kører på Carnot-cyklussen).

Lad T 2 være lig med kogepunktet for vand (T 100), og T 1 være smeltetemperaturen for is (T 0); tager vi forskellen T 2 - T 1 lig med 100 grader og angiver mængden af ​​varme svarende til disse temperaturer gennem Q 100 og Q 0, får vi

T 100 = Q 100 100/(Q 100 - Q 0); To = Q 0 100/(Q 100 - Q 0).

Ved enhver varmelegemetemperatur

T = Q 100/(Q 100 - Q 0) (8).

Ligningen er en ligning af den termodynamiske temperaturskala, som ikke afhænger af det termometriske stofs egenskaber.

Beslutningen fra den XI generalkonference om vægte og mål i Rusland gav mulighed for brug af to temperaturskalaer: termodynamisk og international praktisk.

I den termodynamiske Kelvin-skala laveste punkt er det absolutte nulpunkt (0K), og det eneste eksperimentelle fundamentale punkt er vandets tredobbelte punkt. Dette punkt svarer til 273.16K. Vandets tredobbelte punkt (ligevægtstemperaturen for vand i de faste, flydende og gasformige faser) er dit issmeltepunkt ved 0,01 grader. Den termodynamiske skala kaldes absolut, hvis punktet 273,16 K under isens smeltepunkt tages som nul.

Strengt taget er det umuligt at implementere Kelvin-skalaen, pga dens ligning er afledt af den ideelle Carnot-cyklus. Den termodynamiske temperaturskala falder sammen med skalaen for et gastermometer fyldt med en ideel gas. Det er kendt, at nogle virkelige gasser (brint, helium, neon, nitrogen) i et bredt temperaturområde adskiller sig relativt lidt i deres egenskaber fra ideel gas. Således er skalaen af ​​et brinttermometer (under hensyntagen til korrektioner for afvigelsen af ​​egenskaberne for en rigtig gas fra en ideel) praktisk talt en termodynamisk temperaturskala.

Den internationale praktiske temperaturskala er baseret på en række reproducerbare ligevægtstilstande, som svarer til bestemte temperaturer (hovedreferencepunkter), og på referenceinstrumenter kalibreret ved disse temperaturer. I intervallet mellem temperaturerne på hovedreferencepunkterne udføres interpolation ved hjælp af formler, der etablerer en forbindelse mellem aflæsningerne af standardinstrumenter og værdierne af den internationale praktiske skala. De vigtigste referencepunkter realiseres som visse tilstande af faseligevægte for nogle rene stoffer og dækker temperaturområdet fra -259,34 0 C (trippel ligevægt af brint) til +1064,43 0 C (størkningspunkt for guld).

Referenceenheden, der anvendes i temperaturområdet fra -259,34 til +630,74 0 C er et platinmodstandstermometer, fra +630,74 til +1064,43 0 C - et termoelektrisk termometer med termoelektroder og platin-rhodium (10% rhodium) og platin. For temperaturområdet over 1064,43 0 C er temperaturen på international praktisk skala bestemt i overensstemmelse med Plancks strålingslov.

Temperatur målt på den internationale praktiske skala er angivet med t, og numeriske værdier ledsaget af 0 C-tegnet.

Temperatur på den termodynamiske skala er relateret til temperatur på den internationale praktiske skala med forholdet T = t + 273,15. Ved IX General Conference on Weights and Measures i 1948 fik den internationale praktiske temperaturskala navnet Celsius-skalaen. Den internationale praktiske temperaturskala og Celsius-skalaen har ét konstant punkt til fælles (vandets kogepunkt); på alle andre punkter adskiller disse skalaer sig væsentligt, især ved høje temperaturer.