Температура является неотъемлемой частью физики, и температурная шкала является для нас важным инструментом для измерения и выражения этой физической величины. Температурные весы не только играют важную роль в научных исследованиях, но и являются незаменимым элементом в повседневной жизни. Будь то Цельсия, Фаренгейта или абсолютный ноль, каждая из этих шкал имеет свою уникальную историческую основу и технические принципы.
Метод измерения температуры — это не просто преобразование чисел, а исследование термодинамического равновесия.
В настоящее время Цельсий (Цельсий), Фаренгейт (Фаренгейт) и абсолютная температура (Кельвин) являются тремя наиболее часто используемыми температурными шкалами в различных странах. Рождение и развитие каждой шкалы отражает прогресс людей в технологиях производства и измерения.
Шкала Цельсия была предложена шведским астрономом Андерсом Цельсием в 1742 году. Его определение основано на точках замерзания и кипения воды, которые определяются как 0°C и 100°C соответственно. Эта шкала является наиболее часто используемым стандартом в нашей повседневной жизни и в полной мере учитывает физические свойства воды.
Шкала Фаренгейта была предложена немецким физиком Даниэлем Фаренгейтом в 1714 году. Первоначально она основывалась на температуре смешивания холодной воды и температуры человеческого тела. Особенностью шкалы Фаренгейта является то, что ее диапазон отличается от китайской шкалы Цельсия. Например, температура замерзания воды определяется как 32°F, а точка кипения — 212°F.
Шкала Кельвина определяется на основе термодинамики: абсолютный ноль считается наименьшим тепловым движением объекта, соответствующим 0 К или -273,15°C. Приложения шкалы Кельвина лежат в теоретических исследованиях в физике и технике, где она кристаллизует взаимосвязь между тепловой энергией и движением частиц.
Различные температурные шкалы подобны разным языкам. Хотя они выражают одно и то же содержание, они используются по-разному и в разных контекстах.
Помимо Цельсия, Фаренгейта и Кельвина, в прошлом существовало множество других температурных шкал, таких как шкалы Реомюра, Ньютона и Делиля. Появление этих весов было создано в ответ на потребности человека в измерении температуры в то время, но со временем эти весы постепенно были заменены современными, более стандартизированными шкалами.
С развитием науки и техники стандарты измерения температуры также постоянно совершенствуются. Международный температурный стандарт 1990 года (ITS-90) является отражением этого прогресса. ITS-90 устанавливает ряд контрольных точек температуры и калибрует их на основе термодинамических свойств, таких как фазовые изменения жидкостей, что делает данные различных измерительных инструментов более сопоставимыми и согласованными.
Модель ITS-90 установила важный стандарт в научных исследованиях во всем мире, позволяя ученым во всем мире точно измерять температуру.
Разработка температурных шкал является не только научной проблемой, но и влияет на стандарты работы во всех сферах жизни. Технология измерения температуры будет продолжать развиваться в будущем, особенно в таких областях исследований, как микроскопический уровень и экстремально низкие температуры. Кроме того, поскольку люди уделяют больше внимания таким вопросам, как изменение климата и мониторинг окружающей среды, стандарты измерения температуры будут играть все более важную роль в этих областях.
Сколько научных загадок скрывается за этими классическими температурными шкалами, которые мы еще не поняли?