Температура – одна из важнейших физических величин, характеризующая тепловое состояние тел и сред. Для измерения температуры используются специальные приборы – термометры, шкалы которых градуируются в определенных температурных единицах. На протяжении истории было создано несколько основных температурных шкал – Реомюра, Цельсия, Фаренгейта и абсолютная шкала Кельвина. Каждая из них имеет свои особенности и области применения.
Основные единицы измерения температуры
На сегодняшний день в мире используется несколько основных шкал для измерения температуры:
- Шкала Цельсия (°C)
- Шкала Фаренгейта (°F)
- Шкала Кельвина (K)
Рассмотрим их подробнее.
Шкала Цельсия
Шкала Цельсия является самой распространенной в мире температурной шкалой. В ней за 0 градусов принимается температура замерзания воды, а за 100 градусов - температура ее кипения при нормальном атмосферном давлении. Температуры выше 0 градусов считаются положительными, ниже 0 - отрицательными.
Шкала Цельсия удобна для измерения температур, связанных с жизнью человека и состояниями воды. Она широко используется в быту, метеорологии, медицине и для научных измерений.
Шкала Фаренгейта
Шкала Фаренгейта распространена главным образом в англоязычных странах - США, Великобритании и др. В этой шкале за 0 градусов принимается температура смеси воды, льда и нашатырного спирта, а за 96 градусов - средняя температура тела здорового человека.
Хотя шкала Фаренгейта исторически используется в некоторых странах, в научном сообществе она применяется редко из-за своей несистемности и сложности перевода в другие шкалы.
Шкала Кельвина
Шкала Кельвина является абсолютной термодинамической шкалой, в которой за 0 принимается температура абсолютного нуля (-273,15°C). Это самая низкая теоретически возможная температура.
Температура в градусах Кельвина равна температуре в градусах Цельсия плюс 273,15. Шкала Кельвина используется в научных кругах для точных измерений и расчетов.
Таким образом, наиболее распространенными в современном мире являются три основные температурные шкалы - Цельсия, Фаренгейта и Кельвина. Для бытовых и метеорологических измерений чаще используется шкала Цельсия, в науке - Кельвина. Выбор шкалы зависит от целей и условий измерения температуры.
Достоинства и недостатки разных шкал
Исторически первой температурной шкалой была шкала по Фаренгейту. Она была предложена Даниэлем Фаренгейтом в 1724 году. В этой шкале за точку замерзания воды принимается +32°F, а за точку кипения +212°F. Достоинством этой шкалы является то, что она удобна для измерения температуры в бытовых условиях - большая часть значений температуры воздуха и воды приходится на положительный диапазон. Однако для научных исследований она не очень подходит, так как не связана напрямую с термодинамической температурой.
Другой распространенной шкалой является шкала Цельсия, предложенная в 1742 году Андерсом Цельсием. В ней за точку замерзания принимается 0°C, а за точку кипения +100°C. Эта шкала более удобна для научных исследований, чем шкала Фаренгейта, так как градус Цельсия эквивалентен градусу Кельвина. Однако для бытового использования она менее удобна из-за большего количества отрицательных значений температуры.
Наиболее подходящей для научных целей является абсолютная термодинамическая шкала, или шкала Кельвина. Она была предложена в 1848 году Уильямом Томсоном (лордом Кельвином). В ней за нулевую отметку принимается абсолютный нуль (-273,15°C), а единица шкалы - кельвин - эквивалентна градусу Цельсия. Эта шкала однозначно связана с молекулярным движением частиц и термодинамической температурой. Однако для повседневного использования она не очень удобна.
Таким образом, для научных целей лучше использовать шкалу Кельвина, а для бытовых - шкалу Цельсия или Фаренгейта. При переводе значений температуры между шкалами следует пользоваться соответствующими формулами пересчета.
Рекомендации по выбору градусника
При выборе градусника следует учитывать несколько основных факторов. Во-первых, тип градусника - ртутный, спиртовой, электронный или инфракрасный. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки.
- Ртутные градусники считаются наиболее точными, но они токсичны и неудобны в использовании.
- Спиртовые градусники безопасны, но менее точны и требуют более длительного контакта для измерения.
- Электронные градусники быстрые и удобные, но дороже и требуют батареек.
- Инфракрасные градусники измеряют температуру на расстоянии, но также дороги и менее точны.
Во-вторых, область применения градусника. Для измерения температуры тела лучше подходят ртутные или электронные градусники. Для измерения температуры жидкостей удобны спиртовые. Для измерения температуры поверхностей и на расстоянии - инфракрасные.
В-третьих, цена градусника. Электронные и инфракрасные модели стоят дороже. Если требуется точность, лучше выбрать ртутный. Если нужна безопасность и низкая цена - спиртовой.
Таким образом, при выборе градусника следует учитывать тип датчика, область применения и бюджет. Для бытовых нужд обычно достаточно недорогого спиртового градусника. Для медицинских целей лучше ртутный или электронный. При значительном бюджете можно использовать удобные инфракрасные модели.
