Інструкція
Кельвін, який раніше називався градусом Кельвіна, є однією з семи основних одиниць вимірювання, прийнятих у системі СІ. Він великою літерою К. У системі градусівза Кельвіном відлік починається від точки абсолютного нуля, що відповідає мінус 273,15 градусів за Цельсієм. Кельвін являє собою 1/273,15 частина термодинамічної температури потрійної точки води, в даний час Міжнародний комітет заходів та ваг працює над зміною цього визначення, яке видається надто складним для сприйняття. Незабаром Кельвін буде прийнято висловлювати через і постійну Больцмана.
Щоб оцінити правильність переведення температури з градусів Фаренгейта Цельсія, орієнтуйтеся на такі типові показники: +32 °F - точка танення льоду; +212 °F - води; +100 °F - температура людського тіла. особливої уваги – просто дружина Фаренгейта виявилася надто гарячою…
Щоб не заплутатися в розрахунках, скористайтесь для переведення температури в градуси Цельсіячисленними он-лайн сервісами, наприклад: www.convertr.ru або http://2mb.ru/konverter-velichin/temperatura/. Виберіть найменування фізичної величини (температура), вкажіть задану одиницю вимірювання та введіть числове значення. Істотною перевагою он-лайн сервісів є не лише зручність та швидкість розрахунку, а й можливість перевести у градуси Цельсіятемпературу, задану за екзотичними температурними шкалами. Такими, які в даний час практично не використовуються: Реомюра, Ранкіна, Ньютона, Деліля, Ромера.
Відео на тему
Температурою називають середню кінетичну енергію частинок системи, що знаходиться в термодинамічній рівновазі. З цього випливає, що температура має вимірюватися в енергетичних одиницях, включених до системи СІ у Джоулях. Проте, історично склалося, що температуру стали вимірювати набагато раніше появи молекулярно-кинетичної теорії й у практиці застосовують умовні одиниці – градуси. У міжнародній системі СІ одиницею вимірювання термодинамічної температури тіла є Кельвін (К), що є однією із семи основних одиниць системи. Проте практично найчастіше температура вимірюється Цельсія.
Інструкція
За шкалою Кельвінавідлік температури ведеться від абсолютного нуля - стан, в якому повністю відсутні теплові, один градус шкали дорівнює 1/273,15 відстані від абсолютного нуля до потрійної точки води. Потрійна води – це стан, у якому лід, вода та водяна пара перебувають у рівновазі. Поняття абсолютної температури ввів У. Томсон (Кельвін), тому ця шкала на його ім'я.
У складі похідних величин СІ температури Цельсія. Шкала Цельсія була запропонована в 1742 шведським ученим А. Цельсієм і часто застосовується на практиці. Ця шкала прив'язана до основних характеристик води - температури танення льоду (0 ° С) і температури кипіння (100 ° С). Ця шкала зручна тому, що більшість процесів відбувається саме в цьому діапазоні. Фактично температури кипіння та замерзання води визначені недостатньо точно, тому шкалу Цельсія визначають через шкалу Кельвіна. Абсолютний нуль при цьому визначений як 0 К, що дорівнює 273,15 °С.
Джерела:
- як перевести градуси в кельвіни
У світі існує три основні шкали вимірювання температури: шкала, шкала Фаренгейта та шкала Кельвіна. Шкалою Кельвіна користуються здебільшого вчені. У більшості країн для вимірювання температури використовують шкалу Цельсія. За нуль у шкалі Цельсія прийнято температуру замерзання води, а 100 градусів - температура кипіння води. Цю шкалу застосовують у медицині, техніці, метеорології, у побуті. В Англії, США та деяких інших англомовних країнах використовується шкала Фаренгейта.
Інструкція
Один градус Фаренгейта дорівнює 1/180 частини різниці кипіння води та танення льоду. Для температури з градусів Фаренгейта в градусиЦельсія, необхідно від Фаренгейту відняти 32 і отримане на 1,8. C = (F-32) / 1,8. З - за Цельсієм, F - температура в Фаренгейті. Наведемо деякі відповідності.
1. 0 градусів за Фаренгейтом відповідає -17,8 градусів Цельсія,
2. 32 градуси Фаренгейта відповідають 0 градусів Цельсія,
3. 212 градусів Фаренгейта відповідають 100 градусам Цельсія,
4. Температура здорового тіла становить 36,6 градусів Цельсія або 98,2 градуса Фаренгейта.
Для того щоб перевести температуру з градусів Фаренгейта градусиКельвіна, необхідно додати до температури фаренгейту 459 і отримане значення розділити на 1,8. К = (F? 32) / 1,8. До? температура за Кельвіном. Слід зазначити, що нуль градусів Кельвіна температурою абсолютного нуля. Абсолютний нуль за Кельвіном – це мінімальна температура, яка може існувати. Ця температура відповідає -271,15 градусів Цельсія або -459,67 градусам Фаренгейту.
Відео на тему
Зверніть увагу
Температура абсолютного нуля. -459,67 °. -273,15 °. При переведенні зі шкали Фаренгейта в шкалу Цельсія від вихідної цифри віднімають 32 і множать на 5/9.
Корисна порада
Абсолютний нуль, температура, при якій термодинамічна система має найнижчу енергію, 0 Келвінів (K). За шкалою Цельсія температура абсолютного нуля відповідає -273,15 ° C, за шкалою Фаренгейта - -459,67 ° F. Ця температура є найнижчою, теоретично досяжною системою. Газ за постійного зниження температури займає менший обсяг.
Джерела:
- Що таке Шкала Фаренгейта.
Для того щоб перевести одиниці температури з ів Цельсія Кельвіни, зніміть дані з термометра і до отриманого показника градусах Цельсія додайте число 273,15.
Вам знадобиться
- термометр, що вимірює у широкому діапазоні, проградуйований у градусах Цельсія.
Інструкція
Візьміть термометр будь-якої системи і помістіть його датчик (це може бути пляшечка з рідиною, балончик з газом, біметалічна пластина, термопара і т.д.) в ту точку, де необхідно виміряти температуру теплового процесу. Наприклад, для того щоб виміряти температуру води звичайним рідинним термометром, помістіть пляшечку термометра, в якому знаходиться підфарбований або ртуть, безпосередньо у воду. Те саме і з газом або твердим тілом. Визначте поточне значення температури за показаннями стрілки на шкалі, рівнем підйому в трубці або вважайте цифрові показання на екрані електронного термометра.
При вимірюванні температури потрібно обов'язково дотримуватись безпеки, щоб не травму. Поміщайте датчик у точку, де дуже акуратно, щоб не обпектися. Те саме правило діє при вимірі наднизьких температур. Дуже важливо стежити за цілісністю датчика, особливо у ртутних термометрах. Якщо бульбашка з ртуттю тріснула, вимірювання потрібно негайно припинити, а термометр - утилізувати.
Відео на тему
Зверніть увагу
Оскільки температура 0 Кельвіна досягається в тому випадку, коли в речовині повністю припиняється тепловий рух (не рухаються не тільки атоми та молекули, а й електрони в атомах), ця температура називається абсолютним нулем, нижче за яку температура не опускається. Це означає, що якщо в результаті розрахунків вийшло значення в Кельвінах, яке менше нуля – вимір чи розрахунок зроблено неправильно. Повторно виміряйте температуру і переведіть її в Кельвіни – результат має стати позитивним.
Вимірювання величин в ах, хвилинах та секундах найчастіше використовується для позначення географічних чи астрономічних координат. Як і при вимірі часу кожна кутова хвилина містить 60 секунд, а в градус вміщується 60 хвилин. Ця шістдесяткова система обчислення зберігається з часів стародавнього Вавилону. Але в сучасних системах стандартизації, включаючи використовувану в Росії СІ, застосовується десяткове обчислення, тому досить часто потрібно перевести хвилини й секунди на десяткові частки градуса.
Інструкція
Використовуйте для практичних обчислень, тому що для розрахунку з точністю до тисячних часток потрібні дуже рідко зустрічаються математичні здібності. Наприклад, це може бути стандартний калькулятор Windows. Для його запуску треба клацнути кнопку «Пуск» (або натиснути клавішу WIN), перейти в меню в розділ «Програми», потім до його підрозділу «Стандартні» і вибрати пункт «Калькулятор». Можна це зробити і по-іншому - натиснути клавіші WIN + R, набрати команду calc і натиснути клавішу Enter.
Введіть певну кількість секунд, клацнувши кнопки в інтерфейсі калькулятора на екрані або за допомогою клавіатури. Потім натисніть клавішу з косою рисою («слеш») і введіть число 3600. Потім натисніть знак рівності, і калькулятор порахує і покаже вам величину в північній у всесвіті. У 1954 році на Х Генеральній конференції з мір і ваг була встановлена термодинамічна температурна шкала, одиницею якої був обраний Кельвін, прирівняний як 1 до 273,16 частини термодинамічної потрійної точки води. Ця точка відповідає стану, в якому лід, вода та водяна пара перебувають у стані рівноваги. Тобто її температура була постійною та дорівнює 273,16 Кельвіна, що відповідає 0,01 градусу за шкалою Цельсія.
Градус Цельсія є поширеною в усьому світі одиницею вимірювання температури, яка поряд з Кельвіном є застосовується в Міжнародній системі СІ. Градус Цельсія названо на ім'я великого шведського вченого Андерса Цельсія, який запропонував свою шкалу для вимірювання температури.
Температурна шкала Цельсія
Спочатку було прийнято градус Цельсія пов'язане з визначенням стандартного , так як і температура кипіння танення льоду, і температура кипіння води залежать від тиску. Однак це вкрай незручно для стандартизації одиниць виміру. У зв'язку з цим, після того, як градуси Кельвіна були прийняті як стандарт СІ, визначення температури за Цельсієм було переглянуто.
Шкала Цельсія зручніша у побуті, оскільки прив'язана характеристикам води – таненням та кипінням. До того ж, більшість природних процесів, з якими стикається людина, проходять у діапазоні температур за цією шкалою. На практиці температуру замерзання та кипіння води шкалою Цельсія визначено недостатньо точно, тому температуру води визначають за шкалою Кельвіна, після чого переводять у шкалу Цельсія. При цьому абсолютний нуль за шкалою Кельвіна визначається як 0 К () і дорівнює 273, 15 градусів за Цельсієм.
Переклад Кельвінів у градуси Цельсія
Переведення температури тіла з Кельвін Цельсія розраховується дуже просто. Для цього потрібно від температури в кельвінах відібрати 273, 15. Отримане число і дорівнюватиме температурі тіла в градусах Цельсія.
Наприклад, абсолютний нуль по Кельвіну дорівнюватиме:
0 К = 0 + 273,15 °C.
Відео на тему
Картина «Нуля градусів Кельвіна» є лише другою у фільмографії норвезького режисера Ганса Петтера Моланда і, за сумісництвом, першим досвідом співпраці зі шведським актором Стелланом Скарсгордом (згодом Стеллан зніметься ще у двох стрічках Моланда: «Абердін» та «Досить добра людина»). На початку фільму молодий ідеаліст і письменник-початківець Хенрік Ларссон вирушає на заробітки в Гренландію в компанію до мисливців на тюленів, які вже давно працюють у краю вічної зими, агресивному і цинічному Рандбеку і його більш врівноваженому колегі Якобу Хольму. Троє чоловіків змушені ділити дах та їжу в умовах нестерпного холоду. По суті, цей фільм є еталонним зразком модного зараз жанру «герметичного трилера», адже через погодні умови героям доводиться проводити більшу частину часу в тісній халупі. І в цій самій халупі розгортається справжнісінька психологічна драма, що тримає в напрузі не гірше творів визнаного майстра саспенса Альфреда Хічкока. У зв'язку з цим слід виділити основні теми фільму "Нуля градусів Кельвіна".
Почнемо, мабуть, з теми винесеної в назву - тобто теми зіткнення. Мається на увазі зіткнення цивілізованості та дикості - улюблена тема видатного німецького режисера Вернера Херцога. В даному випадку зіткнення доцільно розглядати у двох площинах: у глобальній та локальній. У глобальній площині ми маємо зіткнення людини та природи, тобто життя трьох героїв у диких умовах Гренландії та пов'язані з цим труднощі. Локальним зіткненням дикості та цивілізованості є зіткнення цивілізованого Хенріка з більш диким, звіроподібним, якщо завгодно, первозданним Рандбеком. Таким чином Хенрік є як би персоніфікованим втіленням людських рис людини (вибачте вже за тавтологію). У свою чергу, Рандбек є уособленням тваринного початку в людині. Проте з часом вектори можуть дещо зміститися.
Другою темою фільму є тема ізоляції. Ізоляції вимушеної та добровільної. Ізоляції зовнішньої та внутрішньої. Зовнішня ізоляція, власне, помітна неозброєним оком, тому не варто особливо загострювати на ній увагу. Те ж саме можна сказати і про вимушену ізоляцію – гроші то всім потрібні. А що ж із внутрішньою та добровільною ізоляцією? А ось тут на арену виходить третій герой, який, ніби в тіні зіткнулися Хенріка і Рандбека, флегматичний Якоб Хольм. Зовні він справляє враження спокійної і врівноваженої людини, проте є в ньому щось таке, що наштовхує на думку про те, що, можливо, вона навіть небезпечніша за Рандбека. Але, на відміну від Рандбека, Якоб намагається боротися зі своїм внутрішнім звіром, а тому ізолює себе від цивілізації, ніби бажаючи здобути душевний спокій. Крім того Якоб поводиться дещо відчужено навіть по відношенню до своїх співмешканців. Він ніби самоізолюється від усього і вся, замикаючись у собі.
І, нарешті, третя тема – тема співіснування людини з людиною. Сюди входить проблема співіснування різних груп людей: націй, народностей, мас і. т. п. ця глобальна тема в даному випадку гранично локалізована. Різні типи людей тут представлені трьома чоловіками.
16 листопада 2018 року 26-та Генеральна конференція з ваг та заходів (КДПМ) одноголосно проголосувала за нові визначення основних одиниць СІ: кілограма, ампера, кельвіна та молячи. Одиниці будуть визначатися шляхом завдання точних чисельних значень для постійної Планки (h), елементарного електричного заряду (e), постійної Больцмана (k) та постійної Авогадро (Nа) відповідно. Нові визначення набудуть чинності 20 травня 2019 року.
Визначення, яке буде введено з 20 травня 2019 року: «Кельвін, символ К це одиниця термодинамічної температури, яка визначена шляхом встановлення фіксованого чисельного значення постійної Больцмана k рівним 1,380649 × 10 -23 , Дж⋅K -1 (або кг⋅м 2 ⋅с -2 ⋅K -1)»
Протягом багатьох років Міжнародний комітет з мір і ваг при МБМВ досліджував можливість перевизначення основних одиниць Міжнародної системи СІ через універсальні фізичні константи для того, щоб усунути залежність одиниць від будь-якого зразка чи матеріалу. У 2005 р. було видано Рекомендацію №1 МКМВ, що схвалює дії з розробки нових визначень основних одиниць: кілограма, ампера, кельвіна та моля, заснованих на фундаментальних фізичних константах.
Нове визначення кельвіна буде засноване на призначенні фіксованого значення для постійної Больцмана, яка є коефіцієнтом, що зв'язує одиницю температури з одиницею теплової енергії. Розмір кТ = τ
, яка є у рівняннях стану, є характеристичної енергією, визначальною розподіл енергії між частинками системи, що у тепловому рівновазі. Так, для незв'язаних атомів температура пропорційна середньої кінетичної енергії. Якщо в даний час фіксоване значення приписано температурі потрійної точки води, а постійна Больцмана є залежною величиною, то за пропозицією МКМВ фіксоване значення матиме постійна Больцмана, а всі температури реперних точок, включаючи потрійну точку води, будуть вимірюваними величинами.
(Детальнішу інформацію про поняття "температура" і сенс постійної Больцмана можна отримати з розділу сайту (МТШ-90/Введення)
У рамках ККТ було створено спеціальну робочу групу, яка має узагальнити матеріали досліджень із виміру константи Больцмана, вивчити наслідки запровадження нового визначення, його позитивні і негативні сторони.
Головною перевагою введення нового визначення кельвіна МКМВ вважає підвищення точності температурних вимірювань у сфері температур, далекої від потрійної точки води. Таким чином, наприклад, стане можливим застосування абсолютних радіаційних термометрів без опори на потрійну точку води. Нове визначення кельвіна сприятиме розвитку первинних термодинамічних методів реалізації температурної шкали, поряд з методами, описаними в МТШ-90. У перспективі нове визначення кельвіна має призвести до підвищення точності температурної шкали та розширення її діапазону без серйозних економічних та організаційних наслідків, які супроводжували запровадження нових попередніх практичних шкал.
У травні 2007 р. робоча група ККТ опублікувала на сайті МБМВ звіт про хід роботи з підготовки до перегляду визначення кельвіна та випустила спеціальне звернення до метрологів, яке ми наводимо на сайті мовою оригіналу та перекладом російською мовою:
Updating the definition of the kelvin
Міжнародні заходи громадськості, за допомогою Міжнародного Комітету для обмежень і заходів, є розглядом updating International System of Units (SI). Цей update, який буде вірно спостерігати в 2011, буде змінити кілограм, ampere і kelvin в термінах фізичних принципів. Кельвін, мислення, що був визначений на трикутному місці, як це є поточно, буде визначено, щоб оцінити дійсний числовий рівень до Boltzmann's constant. Зміна повинна бути загальне визначення, визначення її незалежного від будь-якого матеріального майна, вимірювання технології, і температурного рівня, щоб забезпечити тривалий термін stability of unit.
Для майже всіх користувачів теоретичних заходів, реdefinition буде pass unnoticed; water will still freeze at 0 °C, і thermometers calibrated before the change will continue to indicate the correct temperature. Безпосередні benefits of redefinition буде вказувати на використання прямих вимірювань thermodynamic temperatures в послідовності з методами, що увійшли в Міжнародний темп.
У довготривалому терміні, новий термін буде дозволено свідомості температурних міркувань до поступово впроваджується без обмежень, пов'язаних з мануфактурою і використанням трикутного пункту води. Для деяких варіацій на рівні, true thermodynamic методи expected eventually replace the International Temperature Scale as primary standard of temperature.
(Переклад)
Міжнародне співтовариство метрологів через представників у Міжнародному Комітеті з заходів та ваг розглядає питання про перегляд Міжнародної Системи Одиниць (СІ). Зміна СІ, ймовірно, відбудеться в 2011 р. і торкнеться перевизначення таких величин як кілограм, ампер і кельвін. Одиниця кельвін, натомість визначення через потрійну точку води, як це встановлено на даний момент, визначатиметься за допомогою точного значення константі Больцмана. Ця зміна робитиме визначення одиниці температури більш загальним, незалежною від будь-якого матеріалу, методики вимірювань, і температурного діапазону, що забезпечить довготривалу стабільність одиниці.
Для багатьох людей, які займаються вимірюванням температури, перевизначення одиниці температури буде не помітно. Вода, як і раніше, твердне при 0 °С і термометри, градуйовані до зміни визначення кельвіна, як і раніше, показуватимуть правильне значення температури. Перевагою перевизначення одиниці стане просування техніки прямих вимірювань термодинамічної температури паралельно методами, описаними в МТШ.
Згодом нове визначення сприятиме поступовому підвищенню точності температурних вимірювань без обмежень, що накладаються виробництвом та використанням судин потрійної точки води. Очікується, що принаймні для деяких діапазонів прямі термодинамічні методи можуть замінити МТШ як первинний еталон температури.
Докладніша інформація наведена у звіті робочої групи для CIPM, що знаходиться у вільному доступі на сайті МБМВ (Kelvin_CIPM.pdf)
Основні положення, що розглядаються в документі ККТ:
1.Зміна визначення кельвіна практично не вплине на реалізацію МТШ-90 та передачу розміру одиниці температури робочим СІ. МТШ-90 в найближчому майбутньому буде використовуватися як найбільш точна і надійна апроксимація термодинамічної шкали. Однак це не буде єдина шкала, що використовується для температурних вимірювань. У віддаленому майбутньому термодинамічні методи можуть досягти такої точності, що зможуть поступово стати основними методами вимірювання температури. В найближчому майбутньому ключовий діапазон шкали -200…960 °С, як і раніше, буде здійснюватися за допомогою платинових термометрів опору. Значення температур реперних точок залишаться незмінними. Невизначеність вимірів залежатиме від практичної реалізації точок та непоодинокості шкали.
2.Трохи змінюватися невизначеності, які приписані температурам реперних точок на етапі підготовки МТШ-90. Зауважимо, що ці невизначеності після затвердження шкали зазвичай нікого з практиків не цікавлять, хоча становлять у середині діапазону кілька десятків мК через складнощі роботи з приладами первинної термометрії. Оскільки фіксованим значенням буде постійна Больцмана, то температура потрійної точки води, залишаючись, як і раніше, дорівнює 273,16 До набуде невизначеності, пов'язаної з експериментальним визначенням цієї константи. Наприклад, зараз це приблизно 1,8 х 10 -6 що відповідає невизначеності температури ТТВ 0,49 мК. Трансформування цього значення інші точки буде не суттєвим, враховуючи приписану їм невизначеність. Наприклад, у точці алюмінію (660,323 ° С) замість 25 мК ми отримаємо 25,1 мК. Такі зміни ніяк не можуть вплинути на прийняті стандарти, що встановлюють допуски до термопарів, термометрів опору та інших промислових датчиків.
3.В даний час не відомі методи, що дозволяють суттєво знизити невизначеність реалізації ТТВ, яка становить приблизно 0,05 мК. Тому фіксування постійної Больцмана цьому етапі розвитку науки неспроможна в найближчому майбутньому вплинути на значення, що є прийнятим зараз, тобто. 273,16 До.
У звіті розглядають наступні можливі варіанти нового визначення одиниці температури:
(1) Кельвін є зміною thermodynamic temperature що результати в зміні thermal energy kT exactly 1.380 65XX x 10 -23 joule. (Кельвін - зміна термодинамічної температури, яка обумовлює зміну теплової енергії кТна 1.380 65XX x 10 -23 джоуля) (знаки ХХ у значенні будуть замінені на точні числа в момент прийняття нового визначення кельвіна.)
(1a) Кельвін є зміною thermodynamic temperature T, що в результаті зміни термальної енергії kT відповідно до 1.380 65XX x 10 -23 joule, де k є Boltzmann constant. (Кельвін - зміна термодинамічної температури, яка обумовлює зміну теплової енергії кТ на 1.380 65XX x 10 -23 джоулів, де до - постійна Больцмана)
(2) Кельвін є thermodynamic temperature на яких схеми трансляційної кінетичної енергії атомів в ideal gas на equilibrium є exactly (3/2) 1.380 65XX x 10 -23 joule. (Кельвін -термодинамічна температура, при якій середня кінетична енергія поступального руху атомів ідеального газу в стані рівноваги дорівнює (3/2) х 1.380 65XX x 10 -23 джоуля)
(3) Кельвін є thermodynamic temperature, в яких плани мають величезну енергію (1/2) x 1.380 65XX x 10 -23 joule per accessible degree of freedom. (Кельвін - термодинамічна температура, при якій середня енергія частинок дорівнює точно (1/2) х 1.380 65XX x 10 -23 джоулів на один ступінь свободи)
(4) Кельвін, основа thermodynamic temperature, є такою, що Boltzmann constant is exactly 1.380 65XX x 10 -23 joule per kelvin. (Кельвін - це одиниця термодинамічної температури, така, що постійна Больцмана дорівнює точно 1.380 65XX x 10 -23 джоулів на кельвін)
У кожного з цих варіантів є свої плюси і мінуси. Наразі ККТ висловлюється за останнє визначення, усвідомлюючи, що у попередніх варіантах є неточності. Проте, треба брати до уваги політику МКМВ у сфері перевизначення інших одиниць СІ. Якщо буде вирішено, що визначення повинні відображати природу одиниці, то, швидше за все, буде ухвалено перший варіант.
17 - 21 жовтня 2011 р. у Півночі під Парижем відбулося 24-е засідання Генеральної Конференції з Мерів та Терезів. Конференція схвалила майбутні запропоновані зміни у визначеннях основних одиниць СІ: кельвіна, ампера, моля та кілограма.
У прес-релізі МБМВ зазначено, що 21 жовтня 2011 р. ДКМВ зробила історичний крок у напрямку перевизначення фізичних одиниць, прийнявши Резолюцію №1і, таким чином, анонсувавши майбутнє введення нових визначень одиниць та визначивши основні кроки необхідні для остаточного завершення проекту переходу на нові визначення. У прес-релізі МБМВ також наголошується, що перехід на нові визначення одиниць має здійснюватись з обережністю. Необхідно проводити консультації та роз'яснення для всіх людей про те, що він не повинен вплинути на вимірювання у повсякденному житті: кілограм, як і раніше, буде тим же кілограмом, вода замерзатиме при нулі градусів Цельсія тощо. Ніхто у повсякденному житті нічого не повинен помітити. Зміни визначень негайно позначаться лише на найточніших, еталонних вимірах, які у наукових лабораторіях світу.
Нові визначення кельвіна, ампера, молячи не заперечувалися членами консультативних комітетів. Найбільші складності викликала передача розміру одиниці кілограма від прототипу кілограма, що зберігається у МБМВ.
Перевизначення кілограма вимагає спочатку високоточного виміру будь-якої фундаментальної константи стосовно маси реального прототипу кілограма. Потім числове значення цієї фундаментальної константи буде зафіксовано і той самий експериментальний метод буде використаний для вимірювання маси всіх об'єктів. Після перевизначення будуть необхідні кілька еквівалентних лабораторій у світі, які здатні проводити еталонні вимірювання маси. Для найбільш точних вимірювань цільова невизначеність має бути не гіршою за 20 мкг на кілограм. Цю точність зараз можна досягти двома способами. Перший метод – метод «електоронних терезів», який дозволяє визначити масу через постійну Планку. Другий метод – порівняння маси прототипу кілограма та маси атома кремнію. Ці два методи повинні давати той самий результат. Сучасна ситуація оцінювалася CODATA на основі роботи, опублікованої наприкінці 2010 р. Було зроблено висновок, що невизначеність постійної Планки на основі всіх наявних експериментальних даних становить зараз 44 мкг на кілограм. Генеральна конференція за метрами та вагами (ГКМВ) заявила, що не схвалить нові визначення одиниць доти, доки не будуть вирішені всі проблеми з одиницею маси. Завершення проекту переходу на нові визначення одиниць СІ планувалося у 2014 році.
У 2014 році 25-е засідання Генеральної конференції з заходів та вагбуло відзначено прогрес у визначенні фізичних констант і було затверджено стратегічний план переходу на нове визначення Кельвіна та інших величин. З планом можна ознайомитись на сайті МБМВ за посиланням: SI road map
Для більш широкого освячення процесу переходу на нові визначення одиниць Інтернет сайт МБМВ відкрив новий розділ «new si» У розділі кожен у доступній формі може знайти відповіді на запитання: «чому потрібні нові визначення?», «коли відбудуться зміни?», «як зміни вплинуть на повсякденне життя?» і т.д. Рекомендуємо ознайомитися з цим розділом всім фахівцям, які побоюються переходу на нове визначення кельвіна.
Історія
Слово «температура» виникло в ті часи, коли люди вважали, що в нагрітих тілах міститься більша кількість особливої речовини - теплороду, ніж у менш нагрітих. Тому температура сприймалася як міцність суміші речовини тіла та теплороду. З цієї причини одиниці виміру міцності спиртних напоїв та температури називаються однаково – градусами.
З того, що температура - це кінетична енергія молекул, ясно, що найбільше природно вимірювати її в енергетичних одиницях (тобто в системі СІ в джоулях). Однак вимірювання температури почалося задовго до створення молекулярно-кінетичної теорії, тому практичні шкали вимірюють температуру в умовних одиницях – градусах.
Шкала Кельвіна
У термодинаміці використовується шкала Кельвіна, в якій температура відраховується від абсолютного нуля (стан, що відповідає мінімальній теоретично можливій внутрішній енергії тіла), а один кельвін дорівнює 1/273.16 відстані від абсолютного нуля до потрійної точки води (стану, при якому лід, вода та водяна) пар перебувають у рівновазі). Для перерахунку кельвінів у енергетичні одиниці служить постійна Больцмана. Використовуються також похідні одиниці: кілокельвін, мегакельвін, мілікельвін і т.д.
Шкала Цельсія
У побуті використовується шкала Цельсія, де за 0 приймають точку замерзання води, а й за 100° точку кипіння води при атмосферному тиску. Оскільки температура замерзання і кипіння води недостатньо добре визначена, нині шкалу Цельсія визначають через шкалу Кельвіна: градус Цельсія дорівнює кельвіну, абсолютний нуль приймається за -273,15 °C. Шкала Цельсія практично дуже зручна, оскільки вода є дуже поширеною на нашій планеті і на ній засноване наше життя. Нуль Цельсія - особлива точка для метеорології, оскільки замерзання атмосферної води суттєво все змінює.
Шкала Фаренгейта
В Англії і, особливо, США використовується шкала Фаренгейта. У цій шкалі на 100 градусів поділено інтервал від температури найхолоднішої зими у місті, де жив Фаренгейт, до температури людського тіла. Нуль градусів Цельсія - це 32 градуси Фаренгейта, а градус Фаренгейта дорівнює 5/9 градусів Цельсія.
В даний час прийнято наступне визначення шкали Фаренгейта: це температурна шкала, 1 градус якої (1 °F) дорівнює 1/180 різниці температур кипіння води та танення льоду при атмосферному тиску, а точка танення льоду має температуру +32 °F. Температура за шкалою Фаренгейта пов'язана з температурою за шкалою Цельсія (t °C) співвідношенням t °C = 5/9 (t °F - 32), тобто зміна температури на 1 °F відповідає зміні на 5/9 °C. Запропонована Г. Фаренгейтом у 1724 році.
Шкала Реомюра
Запропонована в 1730 Р. А. Реомюром, який описав винайдений ним спиртовий термометр.
Одиниця - градус Реомюра (°R), 1 °R дорівнює 1/80 частини температурного інтервалу між опорними точками - температурою танення льоду (0 °R) та кипіння води (80 °R)
1°R = 1,25°C.
В даний час шкала вийшла з вживання, найдовше вона зберігалася у Франції, на батьківщині автора.
|
Перерахунок температури між основними шкалами |
|||
|
Кельвін |
Цельсій |
Фаренгейт |
|
|
Кельвін (K) |
З + 273,15 |
= (F + 459,67)/1,8 |
|
|
Цельсій (°C) |
K − 273,15 |
= (F − 32) / 1,8 |
|
|
Фаренгейт (°F) |
K · 1,8 − 459,67 |
C · 1,8 + 32 |
|
Порівняння температурних шкал
|
Опис |
Кельвін | Цельсій |
Фаренгейт |
Ньютон | Реомюр |
|
Абсолютний нуль |
−273.15 |
−459.67 |
−90.14 |
−218.52 |
|
|
Температура танення суміші Фаренгейта (солі та льоду в рівних кількостях) |
255.37 |
−17.78 |
−5.87 |
−14.22 |
|
| Температура замерзання води (нормальні умови) |
273.15 |
||||
|
Середня температура людського тіла ¹ |
310.0 |
36.8 |
98.2 |
12.21 |
29.6 |
|
Температура кипіння води (нормальні умови) |
373.15 |
||||
| Температура поверхні Сонця |
5800 |
5526 |
9980 |
1823 |
4421 |
¹ Нормальна температура людського тіла - 36.6 °C ±0.7 °C, або 98.2 °F ±1.3 °F. Значення, що наводиться зазвичай 98.6 °F - це точне перетворення в шкалу Фаренгейта прийнятого в Німеччині в XIX столітті значення 37 °C. Оскільки це значення не входить до діапазону нормальної температури за сучасними уявленнями, можна говорити, що воно містить надмірну (невірну) точність. Деякі значення у цій таблиці були округлені.
Зіставлення шкал Фаренгейта та Цельсія
(o F- шкала Фаренгейта, o C- шкала Цельсія)
|
oF |
oC |
oF |
oC |
oF |
oC |
oF |
oC |
|||
|
459.67 |
273.15 |
60 |
51.1 |
4 |
20.0 |
20 |
6.7 |
Для переведення градусів цельсію в кельвіни необхідно скористатися формулою T=t+T 0де T температура в кельвінах, t температура в градусах цельсія, T 0 = 273.15 кельвіна. За розміром градус Цельсія дорівнює Кельвіну.
Англійський фізик Вільям Томсон, якому за його заслуги перед наукою британська королева подарувала титул лорда Кельвіна, вигадав у 1867 році оригінальний пристрій, призначений для поділу електричних зарядів. Воно працює за рахунок крапель, що падають, і тому його називають крапельницею Кельвіна. Я опишу пристрій такої крапельниці, яку ми збудували, щоб показати її в фільмідля проекту GetAClass. А ви можете відтворити нашу конструкцію своїми руками або придумати власну крапельницю, ще краще за нашу.
Ми взяли шматок товстого піноплексу та вирізали з нього ножем квадратну раму розміром 30×30 см. За допомогою подвійного скотчу приклеїли цю раму на підставку, а зверху приробили ще одну пеноплексову пластину розміром 30×10 см.
Ще вам знадобляться чотири консервні банки, шматок товстого ізольованого мідного дроту довжиною близько півметра, дві смужки жерсті 15×3 см і два порожні стрижні від авторучки. Обидві жерстяні смужки треба зігнути кільцями і пошити ці кільця за допомогою шила та сталевих скріпок. Кільця прикріплюються до двох нижніх банків хрест-навхрест за допомогою двох шматків дроту, зачищеного на кінцях. Найкраще з'єднувати дріт із жерстю за допомогою паяльника. Ці кільця прийнято називати індукторами.
На одному кінці обох трубочок від стрижнів треба зробити звуження, розтягнувши над вогнем свічки. У двох верхніх банках робляться отвори на дні, і трубочки вставляються в отвори так, щоб широкі кінці трубочок були спрямовані вгору. Місця з'єднання банок і трубочок треба промазати воском або герметиком - вони в жодному разі не повинні протікати. Випробуйте цю частину пристрою: по черзі заповніть обидві банки водою і переконайтеся, що вода біжить зі стрижня тонким струмком, що розпадається на краплі.
Шилом проколи тонкі отвори в рамі і вставимо в них трубки. Усі чотири банки прикріпимо до рами подвійним скотчем. Залишилося з'єднати верхні банки ще одним шматком дроту, і машина готова.
Залийте у верхні банки воду та спостерігайте. Спочатку вода потече з трубочок вниз, так що цівки пролітатимуть через індуктори. Але потім, якщо все зроблено правильно, ви побачите щось дивовижне: цівка під індуктором почне розпадатися на краплі, які полетять на всі боки, а окремі краплі навіть підлетять вгору по дузі і потраплять на індуктор. Підведіть до однієї з нижніх банок палець – ви відчуєте несильний електричний розряд. При цьому банку, яку ви розрядили своїм дотиком, заряджається знову вже за кілька секунд.
Як же працює цей чудовий пристрій? Припустимо, що у лівій нижній банку вже був невеликий позитивний заряд. Частина цього заряду з'єднувальним проводом перетікає на правий індуктор. Позитивний заряд правому індукторі притягує себе негативний заряд із правої верхньої банки. Краплі, що відірвалися, переносять цей негативний заряд у праву нижню банку. Частина цього заряду по сполучному дроту перетікає на лівий індуктор. Негативний заряд правому індукторі притягує себе позитивний заряд з лівої верхньої банки. Краплі, що відірвалися, переносять цей позитивний заряд у ліву нижню банку. Вона заряджається сильніше, отже, сильніше заряджається пов'язаний із нею індуктор, і процес поділу зарядів йде дедалі швидше, у геометричній прогресії, тобто із кожною краплею кількість заряду у банку збільшується у те саме число раз.
Чому ж поділ зарядів у якийсь момент припиняється? Справа в тому, що заряджені краплі, що падають, відштовхуються від своєї нижньої банки, що має електричний заряд такого ж знака, і притягуються до індуктора, заряд якого має протилежний знак. Крім того, частини зарядженої краплі відштовхуються одна від одної, крапля розривається на дрібні крапельки, які летять повз нижню банку. Сили тяжкості вже недостатньо, щоб розділяти заряди ще сильніше, і крапельниця виходить режим насичення. Електрична напруга, створювана таким пристроєм, може досягати кількох кіловольт, але заряди, що накопичуються, невеликі, і тому розрядний струм не є небезпечним.
Художник Артем Костюкевич