Глава 5

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ЕЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ

Температура - физическая величина, характеризующая степень нагретости вещества или системы. Допускают применение двух температурных шкал: термодинамической шкалы Кельвина и стоградусной шкалы Цельсия. За абсолютный нуль термодинамической температуры принят О К. В температурной шкале Цельсия температура плавления чистого льда принята равной О⁰С, а температура кипения чистой воды при давлении в 101325 Па (1 атм, 760 мм рт. ст.) принята равной 100 °С.

рис 87 Диаграмма состояния особо чистой воды:

(Т_тт - тройная точка; T_кип - температура кипения воды;

Т_пл - температура плавления воды,

Т_кр - критическая температура;

Р_кр - критическое давление)

Размер кельвина и градуса Цельсия одинаков: изменение температуры на 1 К эквивалентно изменению температуры на 1 ⁰С,

TK=t^o C

Однако нулевые точки этих шкал отличаются на 273,15 ⁰С

0 К = -273,15 ⁰ С,

поэтому t= (T- 273,15) °С.

Кельвин (Томсон) Уильям (1824-1907) - английский физик. Цельсий Андрс (1701-1744) - шведский астроном. Свой термометр изобрел в 1742 г.

В качестве реперной точки термодинамической шкалы температур выбрана температура тройной точки воды Т_тт (рис. 87). Ее можно легко эксперимен­тально определить и воспроизвести в температурном интервале меньше миллиградуса. Координаты тройной точки: давление 611 Па, температура 273,160 К. Температура плавления льда (0 °С) ниже на 0,0100 ⁰С температуры тройной точки воды и равна 273,150 К (см. рис. 87). Один кельвин в термодинами­ческой шкале температур равен 1/273,160 термодинамической температуры тройной точки особо чистой воды.

Кроме этих двух шкал в зарубежной справочной и техни­ческой литературе встречаются еще шкалы Ранкина, Реомюра и Фаренгейта. Для перевода температур, выраженных по шкалам Ранкина (t_Ra), Реомюра (t/_R) и Фаренгейта (t_F), в температуру по шкале Цельсия применяют соотношения:

t (°С) = 5/9t_Ra -273,15 = 5/4/_R = 5/9(t_F - 32). (5.1)

В шкале температур Фаренгейта за нуль температуры принята температура таяния смеси льда с NH4Cl или NaCl, равная -32 F. В качестве второй точки была выбрана температура тела здорового человека, равная 96 F. По шкале Фаренгейта температура кипения воды при 1 атм, или 101325 Па, отвечает +212F . В Шкале температур Реомюра за нуль температуры принята температура таяния льда, но точке кипения воды при 101325 Па = 1 атм присвоено значение 80°R. Интервал между этими точками разбит на 80 частей, и 1/80 часть представляет собой градус Реомюра.

В шкале температур Ранкина за нуль температуры принят абсолютный нуль. (О К), а размер градуса Ранкина равен градусу Фаренгейта. Поэтому по шкале Ранкина температура таяния льда равна 491,67°Ra, а кипения воды 671,67°Ra.

Ранкин Уильям Джон (1820-1872) - шотландский физик.

Реомюр Рене Антуан Фершо (1683-1757) - французский естествоиспыта-тель. В 1730 г. изобрел спиртовой термометр.

Фаренгейт Габриель Даниель (1686-1736) - голландский физик и стеклодув Одним из первых стал изготовлять точные термометры.

Измерения температур производят при помощи жидкостных газовых и паровых термометров, термопар, термисторов, пирометров различных типов, керамических пироскопов и кварцевых резонаторов (последние в книге не рассматриваются).