Температурные шкалы
Возможность измерения температур основана на теплообмене, на передаче тепла от более нагретого вещества к менее нагретому.
Для того, чтобы иметь возможность количественно определить значение измеряемой величины температуры, физики предложили установить единицу измерения.
=> Шкала температур представляет собой совокупность чисел, линейно связанных с численным значением какого – либо достаточно точно и удобно измеряемого физического свойства, представляющего собой однозначную функцию температуры. Для построения температурной шкалы выбирают опорные (или реперные точки (РТ)) точки, характеризующиеся неизменностью и воспроизводимостью при определенных физических условиях.
Допустим,
что такими РТ выбраны температура
кипения и затвердевания чистых веществ
и им присвоены значения
и
(или
).
Тогда единица измерения температуры:
где N – целое число, на которые разбивается температурный интервал между РТ (реперными точками).
Характеристика основных шкал
I. Шкала Цельсия:
> РТ: - Первая РТ – температура таяния льда;
- Вторая РТ – температура кипения воды при p= 760 мм.рт.ст.
q =980,665 см/с2;
> Допущения для этой шкалы:
зависимость между изменениями температуры и объемным расширением жидкости принимаются линейными (это является недостатком);
Это допущение не верно, так как в природе нет жидкостей с линейной зависимостью объемного расширения от температуры (это является идеализацией жидкостей).
Поэтому показания таких термометров зависят от природы термометрического вещества. Кроме того, эта шкала оказалась с очень узким интервалом температур.
II. Шкала Кельвина (англ. ученый):
В 1848 году английский ученый Кельвин предложил построить температурную шкалу (ТШ) на основ второго начала термодинамики, причем эта ТШ нее связана с каким – либо свойством термометрического вещества и пригодна в широком диапазоне температур.
см. (А1Т3)
см. (А1Т5)
Решением XI – генеральной конференции по мерам и весам и ГОСТ 8850-61 предусмотрено
Т3:
применение двух шкал:
термодинамической с единицами измерения градус Кельвин (ТШТ);
международная практическая ШТ с единицами измерения градус Цельсия
см (А5Т5)
А1: В ТШТ:
нижняя точка – точка абсолютного нуля температур "ОК".
а единственная РТ – тройная точка воды, которой соответствует тепловое значение 273,16 К.
Тройная точка воды (ТТВ) – это точка равновесия воды твердой, жидкой и газообразной фазах – лежит она выше точки таяния льда на "0,01" К.
Термодинамическую температуру обозначают через "Т" далее см. (А2Т5).
Некоторые реальные газы (гелий, неон, водород) в широком интервале температур по своим свойствам мало отличаются от идеального газа, поэтому температурная шкала газового термометра, заполненного одним из этих газов, близка ТШТ.
(А3):
Создать точные газовые термометры сложно вследствие чего практическое решение воспроизведения ТШТ весьма затруднительно.
Поэтому термодинамическая ШТ по существу является теоретической.
см. (А2Т5).
Возникла необходимость создания такой ТШ, отдельные РТ –
постоянны,
легко воспроизводимы,
расстояния между которыми достаточно велики.
см. (А3Т2).
Такой шкалой стала МПТШ.
.
см.(А4Т2).
В настоящее время существует ПП для измерения температур основанная на эффектах связанных с изменением:
объема термометрического тела (термометры расширения);
давления термометрического вещества в замкнутой камере (ППТ манометрические);
электрического сопротивления проводников;
термоЭДС;
лучеиспускательной способности.
(Т5А2):