Scala della temperatura assoluta.

Misura delle quantità di energia termica

Una delle quantità più importanti di energia termica è la temperatura. La temperatura è una grandezza fisica che caratterizza il grado di riscaldamento di un corpo o il suo potenziale energetico termico. Quasi tutto processi tecnologici e varie proprietà di una sostanza dipendono dalla temperatura.

A differenza di ciò quantità fisiche, come la massa, la lunghezza, ecc., la temperatura non è una grandezza estensiva (parametrica), ma intensiva (attiva). Se un corpo omogeneo viene diviso a metà, anche la sua massa sarà divisa a metà. La temperatura, essendo una grandezza intensiva, non ha questa proprietà di additività, cioè Per un sistema in equilibrio termico, ogni parte del sistema ha la stessa temperatura. Pertanto non è possibile creare uno standard di temperatura, così come si creano standard di quantità estensive.

La temperatura può essere misurata solo indirettamente, in base alla dipendenza dalla temperatura proprietà fisiche corpi direttamente misurabili. Queste proprietà dei corpi sono chiamate termometriche. Questi includono lunghezza, densità, volume, potenza termoelettrica, resistenza elettrica, ecc. Vengono chiamate le sostanze caratterizzate da proprietà termometriche termometrico. Lo strumento per misurare la temperatura si chiama termometro. Per creare un termometro, è necessario disporre di una scala di temperatura.

La scala della temperatura è una specifica relazione numerica funzionale tra la temperatura e i valori della proprietà termometrica misurata. A questo proposito sembra possibile costruire scale di temperatura basate sulla scelta di una qualsiasi proprietà termometrica. Allo stesso tempo, non esiste una proprietà termometrica generale che sia correlata linearmente ai cambiamenti di temperatura e che non dipenda da altri fattori in un ampio intervallo di misurazioni della temperatura.

Primo scale di temperatura apparve nel XVIII secolo. Per costruirli sono stati scelti due punti di riferimento t 1 e t 2, che rappresentano le temperature di equilibrio di fase delle sostanze pure. Viene chiamata la differenza di temperatura t 2 - t 1 intervallo di temperatura principale. Il fisico tedesco Gabriel Daniel Fahrenheit (1715), il fisico svedese Anders Celsius (1742) e il fisico francese René Antoine Reaumur (1776) nel costruire le scale si basavano sul presupposto di una relazione lineare tra la temperatura T e proprietà termometrica, che veniva utilizzata come espansione del volume del liquido V, cioè.

t = a + bV, (1)

Dove UN E B– coefficienti costanti.

Sostituendo V = V 1 at = t 1 e V = V 2 at = t 2 in questa equazione, dopo la trasformazione otteniamo l'equazione della scala della temperatura:

Nelle scale Fahrenheit, Reaumur e Celsius, il punto di fusione del ghiaccio t 1 corrispondeva a +32 0, 0 0 e 0 0, e il punto di ebollizione dell'acqua t 2 - 212 0, 80 0 e 100 0. L'intervallo principale t 2 - t 1 in queste scale è diviso rispettivamente in N = 180, 80 e 100 parti uguali, e la parte 1/N di ciascun intervallo è chiamata grado Fahrenheit - t 0 F, grado Reaumur t 0 R e il grado Celsius t 0 C Pertanto, per le scale costruite secondo questo principio, il grado non è un'unità di misura, ma rappresenta un intervallo unitario: la scala della scala.

Per convertire la temperatura da una scala all'altra, utilizzare il seguente rapporto:

(3)

Successivamente si è scoperto che le letture di termometri con diverse sostanze termometriche (mercurio, alcool, ecc.), Utilizzando la stessa proprietà termometrica e una scala di gradi uniforme, coincidono solo nei punti di riferimento, e in altri punti le letture divergono. Quest'ultimo è particolarmente evidente quando si misurano temperature i cui valori si trovano lontano dall'intervallo principale.

Questa circostanza è spiegata dal fatto che la relazione tra temperatura e proprietà termometrica è in realtà non lineare e questa non linearità è diversa per le diverse sostanze termometriche. In particolare, la non linearità tra temperatura e variazione di volume del liquido è spiegata dal fatto che il coefficiente di temperatura di espansione volumetrica del liquido stesso cambia con la temperatura e questa variazione è diversa per le diverse gocce di liquido.

Sulla base del principio descritto, puoi costruire un numero qualsiasi di scale che differiscono significativamente l'una dall'altra. Tali scale sono chiamate convenzionali e le scale di queste scale sono chiamate gradi convenzionali.

Il problema di creare una scala di temperatura indipendente dalle proprietà termometriche delle sostanze fu risolto nel 1848 da Kelvin, e la scala da lui proposta fu chiamata termodinamica. A differenza delle scale di temperatura convenzionali, la scala di temperatura termodinamica lo è assoluto.

Scala di temperatura termodinamica basato sull’uso del secondo principio della termodinamica. Secondo questa legge, il coefficiente azione utile h di un motore termico che funziona secondo un ciclo di Carnot inverso è determinato solo dalla temperatura del riscaldatore T n e del frigorifero T x e non dipende dalle proprietà della sostanza di lavoro:

(4)

dove Q n e Q x sono, rispettivamente, la quantità di calore ricevuta dalla sostanza di lavoro dal riscaldatore e ceduta al frigorifero.

Kelvin propose di utilizzare l'uguaglianza per determinare la temperatura

Pertanto, utilizzando un oggetto come riscaldatore e un altro come frigorifero ed eseguendo un ciclo di Carnot tra di loro, è possibile determinare il rapporto di temperatura degli oggetti misurando il rapporto tra il calore prelevato da un oggetto e quello ceduto all'altro. La scala di temperatura risultante non dipende dalle proprietà della sostanza di lavoro ed è chiamata scala di temperatura assoluta. Affinché la temperatura assoluta abbia un certo valore, è stato proposto di prendere la differenza delle temperature termodinamiche tra i punti di ebollizione dell'acqua T kv e i punti di fusione del ghiaccio T tl pari a 100 0. L'adozione di tale differenza ha perseguito l'obiettivo di mantenere la continuità del valore numerico della scala di temperatura termodinamica rispetto alla scala di temperatura centigrada Celsius. T.O., che indica la quantità di calore ricevuta dal riscaldatore (acqua bollente) e ceduta al frigorifero (ghiaccio che scioglie), rispettivamente attraverso Q kv e Q tl, e prendendo T kv – T tl = 100, si ottiene:

E (6)

Per qualsiasi temperatura T del riscaldatore, con un valore costante di T tl del frigorifero e la quantità di calore Q t ceduta dalla sostanza lavoratrice della macchina di Carnot, avremo:

(7)

L'equazione (6) è l'equazione scala di temperatura termodinamica centigrada e mostra che il valore della temperatura T su questa scala è linearmente correlato alla quantità di calore Q ricevuta dalla sostanza lavorante di una macchina termica quando esegue un ciclo di Carnot e, di conseguenza, non dipende dalle proprietà della termodinamica sostanza. Si considera un grado di temperatura termodinamica la differenza tra la temperatura corporea e la temperatura di fusione del ghiaccio alla quale il lavoro compiuto nel ciclo di Carnot inverso è pari a 1/100 del lavoro svolto nel ciclo di Carnot tra il punto di ebollizione di acqua e la temperatura di scioglimento del ghiaccio (a condizione che in entrambi i cicli la quantità di calore ceduta al frigorifero sia la stessa).

Dalla definizione di efficienza ne consegue che al valore massimo h=1 T x dovrebbe essere pari a zero. Questo temperatura più bassa Kelvin lo chiamava zero assoluto. La temperatura sulla scala termodinamica è indicata con “K”.

La scala di temperatura termodinamica, basata su due punti di riferimento, ha una precisione di misurazione insufficiente. Quasi difficile riprodurre le temperature punti specificati, Perché dipendono dalla pressione e dal contenuto di sale nell'acqua. Pertanto, Kelvin e Mendeleev hanno espresso l'idea della fattibilità della costruzione di una scala di temperatura termodinamica basata su un punto di riferimento.

Comitato consultivo per la termometria Comitato Internazionale Pesi e Misure nel 1954 adottò una raccomandazione per passare alla definizione di una scala termodinamica utilizzando un punto di riferimento: il punto triplo dell'acqua (il punto di equilibrio dell'acqua nelle fasi solida, liquida e gassosa), che è facilmente riproducibile in recipienti speciali con un errore non superiore a 0,0001 K. La temperatura di questo punto viene considerata pari a 273,16 K, cioè superiore alla temperatura di scioglimento del ghiaccio di 0,01 K. Questo numero è stato scelto in modo che i valori di temperatura sulla nuova scala praticamente non differiscano dalla vecchia scala Celsius con due punti di riferimento. Il secondo punto di riferimento è lo zero assoluto, che praticamente non è realizzato, ma ha una posizione rigorosamente fissa.

Nel 1967 XIII Assemblea Generale su pesi e misure ha chiarito la definizione di unità di temperatura termodinamica nella seguente dicitura: “ Kelvin– 1/273,16 parte della temperatura termodinamica del punto triplo dell’acqua.” La temperatura termodinamica può anche essere espressa in gradi Celsius:

T = T– 273,15 K (8)

Storia

La parola "temperatura" è nata in quei giorni in cui si credeva che i corpi più caldi contenessero Di più sostanza speciale - calorica, rispetto a quelle meno riscaldate. Pertanto, la temperatura era percepita come la forza di una miscela di materia corporea e calorie. Per questo motivo, le unità di misura della forza delle bevande alcoliche e della temperatura sono chiamate uguali: gradi.

Poiché la temperatura è l’energia cinetica delle molecole, è chiaro che è più naturale misurarla in unità di energia (cioè nel sistema SI in joule). Tuttavia, la misurazione della temperatura è iniziata molto prima della creazione della teoria cinetica molecolare, quindi le scale pratiche misurano la temperatura in unità convenzionali: i gradi.

Scala Kelvin

La termodinamica utilizza la scala Kelvin, in cui la temperatura viene misurata a partire dallo zero assoluto (lo stato corrispondente al minimo teoricamente possibile energia interna corpo) e un kelvin è pari a 1/273,16 della distanza dallo zero assoluto al punto triplo dell'acqua (lo stato in cui ghiaccio, acqua e vapore acqueo sono in equilibrio). La costante di Boltzmann viene utilizzata per convertire i Kelvin in unità di energia. Vengono utilizzate anche unità derivate: kilokelvin, megakelvin, millikelvin, ecc.

Centigrado

Nella vita di tutti i giorni viene utilizzata la scala Celsius, in cui il punto di congelamento dell'acqua è pari a 0 e il punto di ebollizione dell'acqua è pari a 100°. pressione atmosferica. Poiché i punti di congelamento e di ebollizione dell'acqua non sono ben definiti, la scala Celsius è attualmente definita utilizzando la scala Kelvin: un grado Celsius è uguale a un kelvin, lo zero assoluto è considerato −273,15 °C. La scala Celsius è praticamente molto comoda perché l’acqua è molto diffusa sul nostro pianeta e la nostra vita si basa su di essa. Zero Celsius è un punto speciale per la meteorologia, poiché il congelamento dell'acqua atmosferica cambia tutto in modo significativo.

Fahrenheit

In Inghilterra e soprattutto negli USA viene utilizzata la scala Fahrenheit. In questa scala, l'intervallo dalla temperatura stessa è diviso in 100 gradi. inverno freddo nella città in cui viveva Fahrenheit, ad una temperatura corpo umano. Zero gradi Celsius corrispondono a 32 gradi Fahrenheit e un grado Fahrenheit equivale a 5/9 gradi Celsius.

L'attuale definizione della scala Fahrenheit è la seguente: è una scala di temperatura in cui 1 grado (1 °F) è pari a 1/180 della differenza tra il punto di ebollizione dell'acqua e la temperatura di fusione del ghiaccio a pressione atmosferica, e il punto di fusione del ghiaccio è +32 °F. La temperatura Fahrenheit è legata alla temperatura Celsius (t °C) dal rapporto t °C = 5/9 (t °F - 32), cioè una variazione di temperatura di 1 °F corrisponde a una variazione di 5/9 ° C. Proposto da G. Fahrenheit nel 1724.

Scala di Reaumur

Proposto nel 1730 da R. A. Reaumur, che descrisse il termometro ad alcol da lui inventato.

L'unità è il grado Reaumur (°R), 1 °R è pari a 1/80 dell'intervallo di temperatura tra i punti di riferimento: la temperatura di fusione del ghiaccio (0 °R) e il punto di ebollizione dell'acqua (80 °R)

1°R = 1,25°C.

Attualmente la scala è in disuso; è sopravvissuta più a lungo in Francia, patria dell’autore.

Conversione di temperatura tra scale principali
	Kelvin	Centigrado	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	C1,8 + 32

Confronto delle scale di temperatura

Descrizione	Kelvin	Centigrado	Fahrenheit	Newton	Reaumur
Zero assoluto		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
Temperatura di fusione di una miscela di Fahrenheit (sale e ghiaccio in quantità uguali)	255.37	−17.78		−5.87	−14.22
Punto di congelamento dell'acqua (condizioni normali)	273.15
Temperatura media del corpo umano ¹	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
Punto di ebollizione dell'acqua (condizioni normali)	373.15
Temperatura superficiale solare	5800	5526	9980	1823	4421

¹ La temperatura normale del corpo umano è 36,6 °C ±0,7 °C o 98,2 °F ±1,3 °F. Il valore comunemente citato di 98,6 °F è una conversione esatta in Fahrenheit del valore tedesco del XIX secolo di 37 °C. Perché questo valore non è compreso nell'intervallo temperatura normale secondo le idee moderne, possiamo dire che contiene un'accuratezza eccessiva (errata). Alcuni valori in questa tabella sono stati arrotondati.

Confronto tra le scale Fahrenheit e Celsius

(Di- Scala Fahrenheit, oC- Scala Celsius)

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

Per convertire i gradi Celsius in Kelvin, è necessario utilizzare la formula T=t+T0 dove T è la temperatura in Kelvin, t è la temperatura in gradi Celsius, T 0 =273,15 Kelvin. La dimensione di un grado Celsius è uguale a Kelvin.

SCALA DELLA TEMPERATURA

SCALA DELLA TEMPERATURA, scala graduata per la misurazione della temperatura. Per creare una qualsiasi scala di temperatura è necessario selezionare un parametro termometrico che varia linearmente con la temperatura (ad esempio, il volume di un gas a pressione costante o la dilatazione di un liquido in un tubo), due o più punti fissi e facilmente riproducibili (ad esempio (esempio, i punti di ebollizione e di congelamento dell'acqua) e definiscono divisioni arbitrarie (chiamate gradi) tra punti fissi. Come parametri termometrici vengono solitamente utilizzati la dilatazione del gas, l'alcool, il mercurio, la resistenza elettrica e la lunghezza d'onda della luce. Le scale di temperatura più comuni sono FARENHEIT, CELSIUS (centigradi) e KELVIN (o assoluti); sono abbreviati in °F, °C e K. La scala Fahrenheit inizialmente utilizzava il punto di congelamento dell'acqua (considerato 32 °F) e la temperatura del corpo umano (96 °F, successivamente 98,6 °F) come punti fissi. L'intervallo tra loro era diviso in 64 gradi; Il punto di ebollizione dell'acqua è determinato per estrapolazione a 212°F. La scala Celsius utilizza i punti di congelamento e di ebollizione dell'acqua rispettivamente a 0 °C e 100 °C; l'intervallo è diviso per 100 gradi. Zero sulla scala Kelvin, o scala termodinamica (-273,15 °C, -459,67 °F)

Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico.

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L’umanità ha imparato a misurare la temperatura circa 400 anni fa. Ma i primi strumenti simili ai termometri attuali apparvero solo nel XV secolo. L'inventore del primo termometro fu lo scienziato Gabriel Fahrenheit. In totale, nel mondo sono state inventate diverse scale di temperatura, alcune erano più popolari e vengono utilizzate ancora oggi, altre gradualmente sono cadute in disuso.

Le scale di temperatura sono sistemi di valori di temperatura che possono essere confrontati tra loro. Poiché la temperatura non è una grandezza misurabile direttamente, il suo valore è associato ad una variazione dello stato di temperatura di una sostanza (ad esempio l'acqua). Su tutte le scale di temperatura, di regola, vengono registrati due punti, corrispondenti alle temperature di transizione della sostanza termometrica selezionata in diverse fasi. Questi sono i cosiddetti punti di riferimento. Gli esempi includono il punto di ebollizione dell'acqua, il punto di indurimento dell'oro, ecc. Uno dei punti viene preso come origine. L'intervallo tra loro è diviso in un certo numero di segmenti uguali, che sono singoli. Un grado è universalmente accettato come unità.

Le scale di temperatura più popolari e ampiamente utilizzate nel mondo sono le scale Celsius e Fahrenheit. Ma vediamo con ordine le scale disponibili e proviamo a confrontarle dal punto di vista della facilità d’uso e dell’utilità pratica. Ci sono cinque scale più famose:

1. La scala Fahrenheit è stata inventata da Fahrenheit, uno scienziato tedesco. Uno di quelli freddi giornate invernali Nel 1709, il mercurio nel termometro dello scienziato scese a una temperatura molto bassa, che egli propose di prendere come zero sulla nuova scala. Un altro punto di riferimento era la temperatura del corpo umano. Il punto di congelamento dell'acqua sulla sua scala era +32° e il punto di ebollizione +212°. La scala Fahrenheit non è particolarmente ponderata o conveniente. In precedenza, oggi era ampiamente utilizzato, quasi solo negli Stati Uniti.

2. Secondo la scala Reaumur, inventata dallo scienziato francese René de Reaumur nel 1731, il punto di riferimento inferiore è il punto di congelamento dell'acqua. La scala si basa sull'uso di alcol, che si espande quando riscaldato; è stato considerato un grado pari a un millesimo del volume di alcol nel serbatoio e nel tubo a zero; Questa bilancia è ormai fuori uso.

3. Sulla scala Celsius (proposta da uno svedese nel 1742), la temperatura della miscela di ghiaccio e acqua (la temperatura alla quale il ghiaccio si scioglie) è considerata pari a zero, l'altro punto principale è la temperatura alla quale l'acqua bolle; Si è deciso di dividere l'intervallo tra loro in 100 parti e una parte è stata presa come unità di misura: il grado Celsius. più razionale della scala Fahrenheit e della scala Reaumur, ed è ormai utilizzata ovunque.

4. La scala Kelvin fu inventata nel 1848 da Lord Kelvin (scienziato inglese W. Thomson). Su di esso, il punto zero corrispondeva alla temperatura più bassa possibile alla quale si ferma il movimento delle molecole di una sostanza. Questo valore è stato teoricamente calcolato durante lo studio delle proprietà dei gas. Sulla scala Celsius, questo valore corrisponde a circa - 273 ° C, cioè zero Celsius è uguale a 273 K. L'unità di misura della nuova scala era un kelvin (originariamente chiamato “grado Kelvin”).

5. (dal nome del fisico scozzese W. Rankin) ha lo stesso principio della scala Kelvin e la dimensione è la stessa della scala Fahrenheit. Questo sistema non era praticamente diffuso.

I valori di temperatura forniti dalle scale Fahrenheit e Celsius possono essere facilmente convertiti tra loro. Quando si convertono "nella tua testa" (cioè rapidamente, senza utilizzare tabelle speciali) i valori Fahrenheit in gradi Celsius, è necessario ridurre la cifra originale di 32 unità e moltiplicarla per 5/9. Viceversa (dalla scala Celsius a Fahrenheit): moltiplica il valore originale per 9/5 e aggiungi 32. Per confronto: la temperatura in Celsius è 273,15 °, in Fahrenheit - 459,67 °.

La temperatura è il parametro più importante ambiente(sistema operativo). La temperatura del sistema operativo caratterizza il grado di riscaldamento, che è determinato dall'interno energia cinetica movimento termico delle molecole. La temperatura può essere definita come un parametro dello stato termico. Per confrontare il grado di riscaldamento dei corpi, si utilizza una variazione di una qualsiasi delle loro proprietà fisiche che dipende dalla temperatura ed è facilmente misurabile (ad esempio, l'espansione volumetrica di un liquido, una variazione resistenza elettrica metallo, ecc.).

Per procedere alla determinazione quantitativa della temperatura è necessario stabilire una scala di temperatura, ovvero selezionare il punto di partenza (zero della scala di temperatura) e l'unità di misura dell'intervallo di temperatura (gradi).

Le scale di temperatura utilizzate prima dell'introduzione di un'unica scala di temperatura sono una serie di indicatori all'interno di un intervallo di temperature limitato da due punti di ebollizione e di fusione costanti (riferimento principale o riferimento) facilmente riproducibili di sostanze chimicamente pure. Queste temperature sono state considerate uguali a valori numerici arbitrari t" e t". Pertanto, 1 grado = (t" - t")/n, dove t" e t" sono due temperature costanti, facilmente riproducibili; n è un numero intero; in quale intervallo di temperatura.

Per segnare la scala della temperatura, veniva spesso utilizzata l'espansione volumetrica dei corpi quando riscaldati, e i punti di ebollizione dell'acqua e lo scioglimento del ghiaccio venivano presi come punti costanti. Su questo principio si basano le scale di temperatura create da Lomonosov, Fahrenheit, Reaumur e Celsius. Durante la costruzione di queste scale si è ipotizzata una relazione lineare tra l'espansione volumetrica del liquido e la temperatura, cioè

dove k è il coefficiente di proporzionalità (corrisponde al relativo coefficiente di temperatura di dilatazione volumetrica). L'integrazione dell'equazione (1) dà

dove D è la costante di integrazione.

Per determinare le costanti k e D, vengono utilizzate due temperature selezionate t" e t" Prendendo il volume V alla temperatura t" e il volume V alla temperatura t" - V", otteniamo

t" = kV" + D; (3)

t” = kV” + D; (4).

Sottraendo l'equazione (3) dalle equazioni (2) e (4), otteniamo

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

t” - t" = k(V” - V") (6).

Dividendo l'equazione (5) per l'equazione (6), otteniamo

dove t" e t" sono rispettivamente le temperature di fusione del ghiaccio e di ebollizione dell'acqua pressione normale e accelerazione di caduta libera 980,665 cm/s 2 ; V" e V" - volumi di liquidi corrispondenti alle temperature t" e t"; V è il volume del liquido corrispondente alla temperatura t.

Non esistono liquidi in natura con dipendenza lineare tra il coefficiente di dilatazione volumetrica e la temperatura, quindi, le letture dei termometri dipendono dalla natura della sostanza termometrica (mercurio, alcool, ecc.).

Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, è nata l'esigenza di creare una scala di temperatura unificata, estranea a qualsiasi proprietà particolare della sostanza termometrica e adatta a un ampio intervallo di temperature. Nel 1848 Kelvin, basandosi sulla seconda legge della termodinamica, propose di determinare la temperatura in base all'uguaglianza

T2 /(T2 - T1) = Q2 /(Q2 - Q1),

dove T 1 e T 2 sono rispettivamente le temperature del frigorifero e del riscaldatore; Q 1 e Q 2 sono la quantità di calore rispettivamente ricevuta dalla sostanza di lavoro dal riscaldatore e ceduta al frigorifero (per un motore termico ideale funzionante secondo il ciclo di Carnot).

Sia T 2 uguale al punto di ebollizione dell'acqua (T 100) e T 1 sia la temperatura di fusione del ghiaccio (T 0); quindi, prendendo la differenza T 2 - T 1 pari a 100 gradi e indicando la quantità di calore corrispondente a queste temperature tramite Q 100 e Q 0, otteniamo

T100 = Q100 100/(Q100 - Q0); T 0 = Q 0 100/(Q 100 - Q 0).

A qualsiasi temperatura del riscaldatore

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

L'equazione è un'equazione della scala di temperatura termodinamica, che non dipende dalle proprietà della sostanza termometrica.

La decisione dell'XI Conferenza generale sui pesi e le misure in Russia prevedeva l'uso di due scale di temperatura: termodinamica e pratica internazionale.

Nella scala termodinamica Kelvin punto più bassoè il punto zero assoluto (0K), e l'unico punto fondamentale sperimentale è il punto triplo dell'acqua. Questo punto corrisponde a 273,16K. Il punto triplo dell'acqua (la temperatura di equilibrio dell'acqua nelle fasi solida, liquida e gassosa) è il punto di fusione del ghiaccio a 0,01 gradi. La scala termodinamica è detta assoluta se si prende come zero il punto 273,16 K al di sotto del punto di fusione del ghiaccio.

A rigor di termini, è impossibile implementare la scala Kelvin, perché la sua equazione è derivata dal ciclo di Carnot ideale. La scala della temperatura termodinamica coincide con la scala di un termometro a gas riempito con un gas ideale. È noto che alcuni gas reali (idrogeno, elio, neon, azoto) in un ampio intervallo di temperature differiscono relativamente poco nelle loro proprietà da gas ideale. Pertanto, la scala di un termometro a idrogeno (tenendo conto delle correzioni per la deviazione delle proprietà del gas reale da quello ideale) è praticamente una scala di temperatura termodinamica.

La scala internazionale pratica della temperatura si basa su una serie di stati di equilibrio riproducibili, che corrispondono a determinate temperature (punti di riferimento principali), e su strumenti di riferimento calibrati a queste temperature. Nell'intervallo tra le temperature dei principali punti di riferimento, l'interpolazione viene eseguita utilizzando formule che stabiliscono una connessione tra le letture degli strumenti standard e i valori della scala pratica internazionale. I principali punti di riferimento sono realizzati come determinati stati di equilibrio di fase di alcune sostanze pure e coprono l'intervallo di temperature da -259,34 0 C (triplo equilibrio dell'idrogeno) a +1064,43 0 C (punto di solidificazione dell'oro).

Il dispositivo di riferimento utilizzato nell'intervallo di temperatura da -259,34 a +630,74 0 C è un termometro a resistenza al platino, da +630,74 a +1064,43 0 C - un termometro termoelettrico con termoelettrodi e platino rodio (10% rodio) e platino. Per l’intervallo di temperatura superiore a 1064,43 0 C, la temperatura su scala pratica internazionale viene determinata secondo la legge della radiazione di Planck.

La temperatura misurata sulla scala pratica internazionale è indicata con t, e valori numerici accompagnato dal segno 0 C.

La temperatura sulla scala termodinamica è correlata alla temperatura sulla scala pratica internazionale dal rapporto T = t + 273,15. Alla IX Conferenza Generale sui Pesi e le Misure del 1948, la scala pratica internazionale della temperatura fu chiamata scala Celsius. La scala pratica internazionale della temperatura e la scala Celsius hanno un punto costante in comune (il punto di ebollizione dell'acqua); in tutti gli altri punti queste scale differiscono in modo significativo, soprattutto alle alte temperature.