Шкала Фаренгейта та інші температурні шкали

Вимірювати температуру людство навчилося приблизно 400 років тому. Але перші прилади, що нагадують нинішні термометри, з'явилися тільки в Х V III столітті. Винахідником першого градусника став учений Габріель Фаренгейт. Всього в світі було винайдено кілька різних температурних шкал, одні з них були більш популярні і використовуються досі, інші поступово вийшли з ужитку.

Температурні шкали - це системи температурних значень, які можливо зіставити між собою. Так як температура не відноситься до величин, що підлягають безпосередньому виміру, то значення її пов'язують зі зміною температурного стану певної речовини (наприклад, води). На всіх температурних шкалах, як правило, фіксують дві точки, відповідні температур переходу обраного термометричної речовини в різні фази. Це так звані реперні точки. Прикладами реперних точок може служити точка закипання води, точка твердіння золота і т. П. Одну з точок приймають за початок відліку. Інтервал між ними ділять на певну кількість рівних відрізків, які є поодинокими. За одиницю вимірювання температури повсюдно прийнятий один градус.

Найбільш популярні і отримали саме широке поширення у світі шкали температур - шкала Цельсія і Фаренгейта. Втім, розглянемо по порядку наявні шкали і спробуємо порівняти їх з точки зору зручності використання і практичної користі. Найбільш відомих шкал п'ять:

1. Шкала Фаренгейта була винайдена Фаренгейтом, німецьким вченим. В один з холодних зимових днів 1709 ртуть у термометрі вченого опустилася до дуже низької температури, яку він запропонував прийняти за нуль за новою шкалою. Інший реперною точкою стала температура людського тіла. Температурою замерзання води за його шкалою стали + 32 °, а температурою кипіння + 212 °. Шкала Фаренгейта не є особливо продуманою і зручною. Раніше вона широко застосовувалася в англомовних країнах, в даний час - практично тільки в США.

2. За шкалою Реомюра, винайденої французьким ученим Рене де Реомюром в 1731 році, нижній реперною точкою служить точка замерзання води. Шкала заснована на використанні спирту, який розширюється при нагріванні, за градус була прийнята тисячна частина обсягу спирту в резервуарі і трубці при нулі. Зараз ця шкала вийшла з ужитку.

3. За шкалою Цельсія (запропонована шведом Андерсом Цельсієм в 1742 році) за нуль прийнята температура суміші льоду і води (температура, при якій тане лід), інша основна точка - температура, при якій вода закипає. Інтервал між ними вирішено було поділити на 100 частин, і одна частина прийнята за одиницю виміру - градус Цельсія. Ця шкала більш раціональна, ніж шкала Фаренгейта і шкала Реомюра, і зараз використовується повсюдно.

4. Шкала Кельвіна винайдена в 1848 році лордом Кельвіном (англійський учений У. Томсон). На ній нульова точка відповідала найнижчому можливій температурі, при якій припиняється рух молекул речовини. Це значення було теоретично обчислено при вивченні властивостей газів. За шкалою Цельсія це значення відповідає приблизно - 273 ° С, т. Е. нуль за Цельсієм дорівнює 273 К. Одиницею виміру нової шкали став один кельвін (спочатку іменувався «градус Кельвіна»).

5. Шкала Ранкина (за прізвищем шотландського фізика У. Ранкина) має той же принцип, що у шкали Кельвіна, а розмірність ту ж, що шкала Фаренгейта. Ця система практично не набула поширення.

Значення температур, які дає нам шкала Фаренгейта і Цельсія, можуть бути легко переведені один в одного. При перекладі «в умі» (т. Е. Швидко, не користуючись спеціальними таблицями) значень за Фаренгейтом в градуси Цельсія потрібно вихідну цифру зменшити на 32 одиниці і помножити на 5/9. Навпаки (з шкали Цельсія в Фаренгейта) - помножити вихідне значення на 9/5 і додати 32. Для порівняння: температура абсолютного нуля за Цельсієм - 273,15 °, по Фаренгейту- 459,67 °.