Absolutt temperaturskala.

Måling av termiske energimengder

En av de viktigste termiske energimengdene er temperatur. Temperatur er en fysisk størrelse som karakteriserer graden av oppvarming av et legeme eller dets termiske energipotensial. Nesten alt teknologiske prosesser og ulike egenskaper til et stoff avhenger av temperatur.

I motsetning til slikt fysiske mengder, som masse, lengde osv., er ikke temperatur en omfattende (parametrisk), men en intensiv (aktiv) størrelse. Hvis en homogen kropp er delt i to, er massen også delt i to. Temperatur, som er en intensiv mengde, har ikke denne egenskapen til additivitet, dvs. For et system i termisk likevekt har hver del av systemet samme temperatur. Derfor er det ikke mulig å lage en standard for temperatur, på samme måte som det lages standarder for omfattende mengder.

Temperatur kan kun måles indirekte, basert på temperaturavhengigheten til slike fysiske egenskaper kropper som kan måles direkte. Disse egenskapene til legemer kalles termometriske. Disse inkluderer lengde, tetthet, volum, termoelektrisk kraft, elektrisk motstand, etc. Stoffer preget av termometriske egenskaper kalles termometrisk. Instrumentet for å måle temperatur kalles et termometer. For å lage et termometer må du ha en temperaturskala.

Temperaturskalaen er et spesifikt funksjonelt numerisk forhold mellom temperatur og verdiene til den målte termometriske egenskapen. I denne forbindelse ser det ut til at det er mulig å konstruere temperaturskalaer basert på valg av hvilken som helst termometrisk egenskap. Samtidig er det ingen generell termometrisk egenskap som er lineært relatert til temperaturendringer og ikke er avhengig av andre faktorer over et bredt spekter av temperaturmålinger.

Først temperaturskalaer dukket opp på 1700-tallet. For å konstruere dem ble to referansepunkter t 1 og t 2 valgt, som representerer faselikevektstemperaturene til rene stoffer. Temperaturforskjellen t 2 - t 1 kalles hovedtemperaturområde. Den tyske fysikeren Gabriel Daniel Fahrenheit (1715), den svenske fysikeren Anders Celsius (1742) og den franske fysikeren René Antoine Reaumur (1776) ved konstruksjon av skalaer var basert på antakelsen om en lineær sammenheng mellom temperatur t og termometrisk egenskap, som ble brukt som utvidelse av væskevolumet V, dvs.

t = a + bV, (1)

Hvor EN Og b– konstante koeffisienter.

Ved å erstatte V = V 1 ved t = t 1 og V = V 2 ved t = t 2 inn i denne ligningen, etter transformasjon får vi temperaturskala-ligningen:

I Fahrenheit-, Reaumur- og Celsius-skalaene tilsvarte smeltepunktet for is t 1 +32 0, 0 0 og 0 0, og kokepunktet for vann t 2 - 212 0, 80 0 og 100 0. Hovedintervallet t 2 - t 1 i disse skalaene er delt inn i henholdsvis N = 180, 80 og 100 like deler, og 1/N-delen av hvert intervall kalles Fahrenheit-graden - t 0 F, Reaumur-graden t 0 R og Celsius-graden t 0 C For skalaer konstruert etter dette prinsippet er graden ikke en måleenhet, men representerer et enhetsintervall - skalaen til skalaen.

For å konvertere temperatur fra en skala til en annen, bruk følgende forhold:

(3)

Senere ble det funnet at avlesningene til termometre med forskjellige termometriske stoffer (kvikksølv, alkohol, etc.), ved bruk av samme termometriske egenskap og en ensartet gradskala, bare sammenfaller ved referansepunkter, og på andre punkter divergerer avlesningene. Sistnevnte er spesielt merkbar når du måler temperaturer hvis verdier er plassert langt fra hovedintervallet.

Denne omstendigheten forklares av det faktum at forholdet mellom temperatur og termometrisk egenskap faktisk er ikke-lineært og denne ikke-lineariteten er forskjellig for forskjellige termometriske stoffer. Spesielt er ikke-lineariteten mellom temperatur og endring i væskevolum forklart av det faktum at temperaturkoeffisienten for volumetrisk utvidelse av selve væsken varierer med temperaturen og denne endringen er forskjellig for forskjellige dråpevæsker.

Basert på det beskrevne prinsippet kan du bygge et hvilket som helst antall skalaer som skiller seg betydelig fra hverandre. Slike skalaer kalles konvensjonelle, og skalaene til disse skalaene kalles konvensjonelle grader.

Problemet med å lage en temperaturskala uavhengig av de termometriske egenskapene til stoffer ble løst i 1848 av Kelvin, og skalaen han foreslo ble kalt termodynamisk. I motsetning til konvensjonelle temperaturskalaer, er den termodynamiske temperaturskalaen absolutt.

Termodynamisk temperaturskala basert på bruken av termodynamikkens andre lov. I samsvar med denne loven, koeffisienten nyttig handling h for en varmemotor som kjører på en omvendt Carnot-syklus bestemmes kun av temperaturen til varmeren T n og kjøleskapet T x og er ikke avhengig av egenskapene til arbeidsstoffet:

(4)

hvor Q n og Q x er henholdsvis mengden varme som mottas av arbeidsstoffet fra varmeren og gis til kjøleskapet.

Kelvin foreslo å bruke likheten for å bestemme temperaturen

Derfor, ved å bruke en gjenstand som en varmeovn og en annen som et kjøleskap og kjøre en Carnot-syklus mellom dem, er det mulig å bestemme temperaturforholdet til gjenstandene ved å måle forholdet mellom varme tatt fra en gjenstand og gitt til den andre. Den resulterende temperaturskalaen er ikke avhengig av egenskapene til arbeidsstoffet og kalles den absolutte temperaturskalaen. For at den absolutte temperaturen skulle ha en viss verdi, ble det foreslått å ta forskjellen i termodynamiske temperaturer mellom kokepunktene til vann T kv og smeltepunktene til isen T tl lik 100 0. Vedtakelsen av en slik forskjell forfulgte målet om å opprettholde kontinuiteten til den numeriske verdien til den termodynamiske temperaturskalaen fra Celsius-temperaturskalaen. T.O., som angir mengden varme mottatt fra varmeren (kokende vann) og gitt til kjøleskapet (smeltende is), henholdsvis gjennom Q kv og Q tl, og tar T kv - T tl = 100, får vi:

Og (6)

For enhver temperatur T på varmeren, med en konstant verdi på T tl av kjøleskapet og mengden varme Q t gitt til det av arbeidsstoffet til Carnot-maskinen, vil vi ha:

(7)

Ligning (6) er ligningen celsius termodynamisk temperaturskala og viser at temperaturverdien T på denne skalaen er lineært relatert til mengden varme Q som mottas av arbeidsstoffet til en varmemotor når den utfører en Carnot-syklus, og som en konsekvens ikke avhenger av egenskapene til den termodynamiske substans. En grad av termodynamisk temperatur er forskjellen mellom kroppstemperaturen og smeltetemperaturen til isen der arbeidet utført i den omvendte Carnot-syklusen er lik 1/100 av arbeidet utført i Carnot-syklusen mellom kokepunktet på vann og isens smeltetemperatur (forutsatt at mengden varme som avgis til kjøleskapet er den samme i begge sykluser).

Fra definisjonen av effektivitet det følger at ved maksimalverdien skal h=1 T x være lik null. Dette laveste temperatur Kelvin kalte det absolutt null. Temperaturen på den termodynamiske skalaen er betegnet med "K".

Den termodynamiske temperaturskalaen, basert på to referansepunkter, har utilstrekkelig målenøyaktighet. Nesten vanskelig å gjengi temperaturer angitte punkter, fordi de avhenger av trykk, samt av saltinnholdet i vannet. Derfor uttrykte Kelvin og Mendeleev ideen om gjennomførbarheten av å konstruere en termodynamisk temperaturskala basert på ett referansepunkt.

Rådgivende komité for termometri Internasjonal komité Vekter og mål i 1954 vedtok en anbefaling om å gå over til definisjonen av en termodynamisk skala ved å bruke ett referansepunkt - tredobbeltpunktet til vann (likevektspunktet til vann i faste, flytende og gassformige faser), som lett kan reproduseres i spesielle kar med en feil på ikke mer enn 0,0001 K. Temperaturen på dette punktet antas å være 273,16 K, dvs. høyere enn smeltetemperaturen til is med 0,01 K. Dette tallet ble valgt slik at temperaturverdiene på den nye skalaen praktisk talt ikke skiller seg fra den gamle Celsius-skalaen med to referansepunkter. Det andre referansepunktet er absolutt null, som praktisk talt ikke er realisert, men har en strengt fast posisjon.

I 1967 XIII Generalforsamling om vekter og mål klargjorde definisjonen av enheten for termodynamisk temperatur i følgende ordlyd: " Kelvin– 1/273,16 del av den termodynamiske temperaturen til trippelpunktet til vann." Termodynamisk temperatur kan også uttrykkes i grader Celsius:

t = T– 273,15 K (8)

Historie

Ordet "temperatur" oppsto i de dager da folk trodde at varmere kropper inneholdt stor kvantitet spesiell substans - kalori, enn i mindre oppvarmede. Derfor ble temperatur oppfattet som styrken til en blanding av kroppsstoff og kalori. Av denne grunn kalles måleenhetene for styrken til alkoholholdige drikkevarer og temperatur de samme - grader.

Siden temperatur er den kinetiske energien til molekyler, er det klart at det er mest naturlig å måle den i energienheter (dvs. i SI-systemet i joule). Imidlertid begynte temperaturmåling lenge før etableringen av den molekylære kinetiske teorien, så praktiske skalaer måler temperaturen i konvensjonelle enheter - grader.

Kelvin skala

Termodynamikk bruker Kelvin-skalaen, der temperaturen måles fra absolutt null (tilstanden som tilsvarer minimum teoretisk mulig indre energi kropp), og en kelvin er lik 1/273,16 av avstanden fra absolutt null til trippelpunktet for vann (tilstanden der is, vann og vanndamp er i likevekt). Boltzmanns konstant brukes til å konvertere kelvin til energienheter. Avledede enheter brukes også: kilokelvin, megakelvin, millikelvin, etc.

Celsius

I hverdagen brukes Celsius-skalaen, der frysepunktet for vann tas til 0, og kokepunktet for vann tas til 100°. atmosfærisk trykk. Siden fryse- og kokepunktene til vann ikke er godt definert, er Celsius-skalaen for øyeblikket definert ved å bruke Kelvin-skalaen: en grad Celsius er lik en kelvin, absolutt null er tatt til å være -273,15 °C. Celsius-skalaen er praktisk talt veldig praktisk fordi vann er veldig vanlig på planeten vår og livet vårt er basert på det. Null Celsius er et spesielt punkt for meteorologi, siden frysing av atmosfærisk vann endrer alt betydelig.

Fahrenheit

I England og spesielt i USA brukes Fahrenheit-skalaen. I denne skalaen er intervallet fra selve temperaturen delt inn i 100 grader. kald vinter i byen der Fahrenheit bodde, til en temperatur Menneskekroppen. Null grader Celsius er 32 grader Fahrenheit, og en grad Fahrenheit er 5/9 grader Celsius.

Den nåværende definisjonen av Fahrenheit-skalaen er som følger: det er en temperaturskala der 1 grad (1 °F) er lik 1/180 av forskjellen mellom kokepunktet til vann og smeltetemperaturen til is ved atmosfærisk trykk, og smeltepunktet for is er +32 °F. Fahrenheit-temperatur er relatert til Celsius-temperatur (t °C) med forholdet t °C = 5/9 (t °F - 32), det vil si at en temperaturendring på 1 °F tilsvarer en endring på 5/9 ° C. Foreslått av G. Fahrenheit i 1724.

Reaumur skala

Foreslått i 1730 av R. A. Reaumur, som beskrev alkoholtermometeret han oppfant.

Enheten er graden Reaumur (°R), 1 °R er lik 1/80 av temperaturintervallet mellom referansepunktene - smeltetemperaturen til is (0 °R) og kokepunktet for vann (80 °R)

1 °R = 1,25 °C.

Foreløpig har vekten gått ut av bruk; den overlevde lengst i Frankrike, forfatterens hjemland.

Omregning av temperatur mellom 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 av temperaturskalaer

Beskrivelse	Kelvin	Celsius	Fahrenheit	Newton	Reaumur
Absolutt null		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
Smeltetemperatur av en blanding av Fahrenheit (salt og is i like store mengder)	255.37	−17.78		−5.87	−14.22
Vannets frysepunkt (normale forhold)	273.15
Gjennomsnittlig menneskelig kroppstemperatur ¹	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
Kokepunkt for vann (normale forhold)	373.15
Solens overflatetemperatur	5800	5526	9980	1823	4421

¹ Normal menneskelig kroppstemperatur er 36,6 °C ±0,7 °C, eller 98,2 °F ±1,3 °F. Den ofte oppgitte verdien på 98,6 °F er en nøyaktig konvertering til Fahrenheit av 1800-tallets tyske verdi på 37 °C. Fordi denne verdien ikke er innenfor området normal temperatur i følge moderne ideer kan vi si at den inneholder overdreven (feil) presisjon. Noen verdier i denne tabellen er avrundet.

Sammenligning av Fahrenheit og Celsius skalaer

(av- 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 å konvertere grader Celsius til Kelvin må du bruke formelen T=t+T 0 der T er temperaturen i kelvin, t er temperaturen i grader Celsius, T 0 =273,15 kelvin. Størrelsen på en grad Celsius er lik Kelvin.

TEMPERATURSKALA

TEMPERATURSKALA, gradert skala for måling av temperatur. For å lage en temperaturskala kreves det valg av en termometrisk parameter som varierer lineært med temperaturen (for eksempel volumet av en gass ved konstant trykk eller utvidelsen av en væske i et rør), to eller flere faste, lett reproduserbare punkter (f. for eksempel koke- og frysepunktene til vann) og definere vilkårlige inndelinger (kalt grader) mellom faste punkter. Utvidelsen av gass, alkohol, kvikksølv, elektrisk motstand og lysets bølgelengde brukes vanligvis som termometriske parametere. De vanligste temperaturskalaene er FARENHEIT, CELSIUS (celsius) og KELVIN (eller absolutt); de forkortes som °F, °C og K. Fahrenheit-skalaen brukte opprinnelig frysepunktet til vann (betraktet som 32 °F) og menneskelig kroppstemperatur (96 °F, senere 98,6 °F) som faste punkter. Intervallet mellom dem var delt inn i 64 grader; Vannets kokepunkt bestemmes ved ekstrapolering til 212°F. Celsius-skalaen bruker fryse- og kokepunktene til vann som henholdsvis 0°C og 100°C; intervallet er delt med 100 grader. Null på Kelvin, eller termodynamisk skala (-273,15 °C, -459,67 °F)

Vitenskapelig og teknisk encyklopedisk ordbok.

Se hva "TEMPERATURE SCALE" er i andre ordbøker:

TEMPERATURSKALA- en serie numeriske punkter på termometerskalaen, fordelt innenfor et temperaturintervall begrenset av to punkter med konstant temperatur, tatt som hovedreferansepunkter (vanligvis for de samme fysiske tilstandene, for eksempel temperatur ... ... Big Polytechnic Encyclopedia

temperaturskala- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbok. 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... Ordbok over kjemiske synonymer I

Nå for å måle temperaturen på luft, vann, kropp, etc. Vi bruker CELSIUS-skalaen, der én grad er lik 1/100 av forskjellen mellom temperaturene på kokende vann og smeltende is. Det er også en REOMUR-skala, der en grad er lik 1/80... ... Encyclopedia of russisk liv XIXårhundre

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

Fahrenheit temperaturskala- Temperaturskala med et frysepunkt for vann på 32°F og et kokepunkt på 212°F [konvertering til Celsius (C) temperaturskalaen gjøres ved å bruke formelen: C=(F 32)5/9] ... Ordbok for geografi

Celsius temperaturskala- Temperaturskala (t°C), foreslått av den svenske astronomen A. Celsius, som deler intervallet mellom frysepunktet og kokepunktet for vann i 100 deler, slik at frysepunktet for vann ved standard atmosfærisk trykk er 0° C, og ... ... Ordbok for geografi

Réaumur temperaturskala- Reaumur termometer - Emner olje- og gassindustrien Synonymer Reaumur termometer EN Reaumur skala ... Teknisk oversetterveiledning

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

Menneskeheten lærte å måle temperatur for omtrent 400 år siden. Men de første instrumentene som lignet dagens termometre dukket opp først på 1400-tallet. Oppfinneren av det første termometeret var vitenskapsmannen Gabriel Fahrenheit. Totalt ble det oppfunnet flere forskjellige temperaturskalaer i verden, noen av dem var mer populære og brukes fortsatt i dag, andre falt gradvis ut av bruk.

Temperaturskalaer er systemer med temperaturverdier som kan sammenlignes med hverandre. Siden temperatur ikke er en størrelse som kan måles direkte, er verdien assosiert med en endring i temperaturtilstanden til et stoff (for eksempel vann). På alle temperaturskalaer registreres som regel to punkter som tilsvarer overgangstemperaturene til det valgte termometriske stoffet til forskjellige faser. Dette er de såkalte referansepunktene. Eksempler inkluderer kokepunktet for vann, størkningspunktet for gull osv. Ett av punktene er tatt som opprinnelse. Intervallet mellom dem er delt inn i et visst antall like segmenter, som er enkeltstående. Én grad er universelt akseptert som en enhet.

De mest populære og mest brukte temperaturskalaene i verden er Celsius- og Fahrenheit-skalaene. La oss imidlertid se på de tilgjengelige skalaene i rekkefølge og prøve å sammenligne dem fra synspunktet om brukervennlighet og praktisk nytte. Det er fem mest kjente skalaer:

1. Fahrenheit-skalaen ble oppfunnet av Fahrenheit, en tysk vitenskapsmann. En av de kalde vinterdager I 1709 falt kvikksølvet i forskerens termometer til en veldig lav temperatur, som han foreslo å ta som null på den nye skalaen. Et annet referansepunkt var temperaturen på menneskekroppen. Frysepunktet for vann på skalaen hans var +32°, og kokepunktet +212°. Fahrenheit-skalaen er ikke spesielt gjennomtenkt eller praktisk. Tidligere ble det mye brukt i dag - nesten bare i USA.

2. I følge Reaumur-skalaen, oppfunnet av den franske vitenskapsmannen René de Reaumur i 1731, er det nedre referansepunktet vannfrysepunktet. Skalaen er basert på bruken av alkohol, som utvider seg ved oppvarming en grad ble tatt til å være en tusendel av volumet av alkohol i reservoaret og røret ved null. Denne vekten er nå ute av bruk.

3. På Celsius-skalaen (foreslått av en svenske i 1742) er temperaturen på blandingen av is og vann (temperaturen ved hvilken is smelter) tatt som null. Det ble besluttet å dele intervallet mellom dem i 100 deler, og en del ble tatt som måleenhet - grader Celsius. mer rasjonell enn Fahrenheit-skalaen og Reaumur-skalaen, og brukes nå overalt.

4. Kelvin-skalaen ble oppfunnet i 1848 av Lord Kelvin (den engelske vitenskapsmannen W. Thomson). Nullpunktet på den tilsvarte lavest mulig temperatur der bevegelsen av molekyler av et stoff stopper. Denne verdien ble teoretisk beregnet når man studerte egenskapene til gasser. På Celsius-skalaen tilsvarer denne verdien omtrent - 273 ° C, dvs. null Celsius er lik 273 K. Måleenheten til den nye skalaen var én kelvin (opprinnelig kalt "grad Kelvin").

5. (oppkalt etter den skotske fysikeren W. Rankin) har samme prinsipp som Kelvin-skalaen, og dimensjonen er den samme som Fahrenheit-skalaen. Dette systemet var praktisk talt ikke utbredt.

Temperaturverdiene som Fahrenheit- og Celsius-skalaene gir oss kan enkelt konverteres til hverandre. Når du konverterer "i hodet" (dvs. raskt, uten å bruke spesielle tabeller) Fahrenheit-verdier til grader Celsius, må du redusere det opprinnelige tallet med 32 enheter og multiplisere med 5/9. Vice versa (fra Celsius til Fahrenheit-skalaen) - multipliser den opprinnelige verdien med 9/5 og legg til 32. Til sammenligning: temperaturen i Celsius er 273,15 °, i Fahrenheit - 459,67 °.

Temperatur er den viktigste parameteren miljø(OS). OS temperatur karakteriserer graden av oppvarming, som bestemmes av den interne kinetisk energi termisk bevegelse av molekyler. Temperatur kan defineres som en termisk tilstandsparameter. For å sammenligne graden av oppvarming av legemer, bruker den en endring i noen av deres fysiske egenskaper som avhenger av temperatur og er lett målbare (for eksempel volumetrisk utvidelse av en væske, en endring elektrisk motstand metall osv.).

For å gå videre til kvantitativ bestemmelse av temperatur, er det nødvendig å etablere en temperaturskala, dvs. velg startpunktet (null på temperaturskalaen) og måleenheten for temperaturintervallet (grader).

Temperaturskalaer brukt før introduksjonen av en enkelt temperaturskala er en serie merker innenfor et temperaturområde begrenset av to lett reproduserbare konstante (hovedreferanse eller referanse) koke- og smeltepunkter for kjemisk rene stoffer. Disse temperaturene ble tatt lik vilkårlige numeriske verdier t" og t". Dermed er 1 grad = (t" - t")/n, hvor t" og t" er to konstante, lett reproduserbare temperaturer; i hvilket temperaturområde.

For å markere temperaturskalaen ble den volumetriske ekspansjonen av legemer ved oppvarming oftest brukt, og kokepunktene til vann og smeltingen av is ble tatt som konstante punkter. Temperaturskalaene laget av Lomonosov, Fahrenheit, Reaumur og Celsius er basert på dette prinsippet. Ved konstruksjon av disse skalaene ble det antatt en lineær sammenheng mellom væskens volumetriske ekspansjon og temperatur, dvs.

hvor k er proporsjonalitetskoeffisienten (tilsvarer den relative temperaturkoeffisienten for volumetrisk ekspansjon). Integrerende ligning (1) gir

hvor D er integrasjonskonstanten.

For å bestemme konstantene k og D, brukes to valgte temperaturer t" og t" Ved å ta volum V ved temperatur t" og volum V ved temperatur t" - V", får vi

t" = kV" + D; (3)

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

Ved å trekke fra ligning (3) fra ligning (2) og (4), får vi

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

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

Ved å dele ligning (5) med ligning (6), får vi

der t" og t" er temperaturene for henholdsvis issmelting og vannkoking kl. normalt trykk og akselerasjon av fritt fall 980,665 cm/s 2 ; V" og V" - volumer av væsker som tilsvarer temperaturene t" og t"; V er volumet av væske som tilsvarer temperaturen t.

Det er ingen væsker i naturen med lineær avhengighet mellom koeffisienten for volumetrisk utvidelse og temperatur, derfor avhenger avlesningene av termometre av arten av det termometriske stoffet (kvikksølv, alkohol, etc.).

Med utviklingen av vitenskap og teknologi oppsto behovet for å lage en enhetlig temperaturskala, uten tilknytning til noen spesielle egenskaper til det termometriske stoffet og egnet over et bredt temperaturområde. I 1848 foreslo Kelvin, basert på termodynamikkens andre lov, å bestemme temperatur basert på likheten

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

hvor T 1 og T 2 er temperaturene til henholdsvis kjøleskapet og varmeapparatet; Q 1 og Q 2 er mengden varme som henholdsvis mottas av arbeidsstoffet fra varmeren og gis til kjøleskapet (for en ideell varmemotor som kjører på Carnot-syklusen).

La T 2 være lik koketemperaturen til vann (T 100), og T 1 være smeltetemperaturen til is (T 0); tar vi forskjellen T 2 - T 1 lik 100 grader og angir mengden varme som tilsvarer disse temperaturene gjennom Q 100 og Q 0, får vi

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

Ved hvilken som helst varmeapparattemperatur

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

Ligningen er en ligning av den termodynamiske temperaturskalaen, som ikke er avhengig av egenskapene til det termometriske stoffet.

Avgjørelsen fra XI General Conference on Weights and Measures i Russland sørget for bruk av to temperaturskalaer: termodynamisk og internasjonal praktisk.

I den termodynamiske Kelvin-skalaen laveste punkt er det absolutte nullpunktet (0K), og det eneste eksperimentelle fundamentale punktet er trippelpunktet til vann. Dette punktet tilsvarer 273.16K. Trippelpunktet til vann (likevektstemperaturen til vann i de faste, flytende og gassformige fasene) er isens smeltepunkt på 0,01 grader. Den termodynamiske skalaen kalles absolutt hvis punktet 273,16 K under isens smeltepunkt tas som null.

Strengt tatt er det umulig å implementere Kelvin-skalaen, pga ligningen er avledet fra den ideelle Carnot-syklusen. Den termodynamiske temperaturskalaen faller sammen med skalaen til et gasstermometer fylt med en ideell gass. Det er kjent at noen reelle gasser (hydrogen, helium, neon, nitrogen) i et bredt temperaturområde avviker relativt lite i egenskapene deres fra ideell gass. Således er skalaen til et hydrogentermometer (som tar hensyn til korreksjoner for avviket til egenskapene til en ekte gass fra en ideell) praktisk talt en termodynamisk temperaturskala.

Den internasjonale praktiske temperaturskalaen er basert på en rekke reproduserbare likevektstilstander, som tilsvarer visse temperaturer (hovedreferansepunkter), og på referanseinstrumenter kalibrert ved disse temperaturene. I intervallet mellom temperaturene til hovedreferansepunktene utføres interpolasjon ved hjelp av formler som etablerer en sammenheng mellom avlesningene til standardinstrumenter og verdiene til den internasjonale praktiske skalaen. Hovedreferansepunktene er realisert som visse tilstander av faselikevekter for noen rene stoffer og dekker temperaturområdet fra -259,34 0 C (trippel likevekt av hydrogen) til +1064,43 0 C (størkningspunkt for gull).

Referanseenheten som brukes i temperaturområdet fra -259,34 til +630,74 0 C er et platinamotstandstermometer, fra +630,74 til +1064,43 0 C - et termoelektrisk termometer med termoelektroder og platina rhodium (10% rhodium) og platina. For temperaturområdet over 1064,43 0 C bestemmes temperaturen på internasjonal praktisk skala i henhold til Plancks strålingslov.

Temperatur målt på den internasjonale praktiske skalaen er merket med t, og numeriske verdier ledsaget av 0 C-tegnet.

Temperatur på termodynamisk skala er relatert til temperatur på internasjonal praktisk skala med forholdet T = t + 273,15. På IX General Conference on Weights and Measures i 1948 ble den internasjonale praktiske temperaturskalaen kalt Celsius-skalaen. Den internasjonale praktiske temperaturskalaen og Celsiusskalaen har ett konstant punkt til felles (kokepunktet til vann); på alle andre punkter skiller disse skalaene seg betydelig, spesielt ved høye temperaturer.