Температура, взгляд изнутри…


Температура, все знают что это такое. Это когда холодно или тепло. Это когда нос красный и на работу не хочется.

Все привыкли говорить “на улице тепло, +20 градусов” или же “дубааар, аж – 20”. Практически никто, в разговоре, не добавляет чего именно минус и каких именно градусов.

А между прочем скажите американцу, что на улице тепло, аж целых +20, и он посмотрит на вас как на идиота, ведь для него это +20 градусов по Фаренгейту, т.е. “каток застыл вперед на лыжи!”

Давайте разберемся сколько же сейчас в мире температурных шкал и как в них не путаться.

Начнем с более родного и близкого нам …. “Цельсия“…

Андерс Цельсий – шведский астроном, геолог и метеоролог. Профессор астрономии Упсальского университета (1730—1744). Он предложил шкалу Цельсия, в которой температура тройной точки воды1 принималась за 100, а температура кипения воды — за 0.
В 1745 году, уже после смерти Цельсия, шкала была перевернута Карлом Линнеем (за 0 стали принимать температуру плавления льда, а за 100 — кипения воды), и в таком виде используется до нашего времени.

Ну я практически уверен, что никого ничем не удивил тут. Ну разве, что тем что шкала сначала была “вверх ногами”, ну да это детали.

А что за Фаренгейт то такой ? Тут есть побольше чего рассказать. Тут уже легенды и истории появляются.

Гра́дус Фаренге́йта — единица измерения температуры с линейной шкалой. Долгое время шкала Фаренгейта была основной в англоговорящих странах, но в конце 1960-х — начале 1970-х годов она была практически вытеснена шкалой Цельсия. Только в США и Белизе шкала Фаренгейта до сих пор широко используется в бытовых целях.

Шкала названа в честь предложившего её в 1724 году немецкого учёного Габриеля Фаренгейта.

На шкале Фаренгейта точка таяния льда равна +32 °F, а точка кипения воды +212 °F (при нормальном атмосферном давлении). При этом один градус Фаренгейта равен 1/180 разности этих температур. Диапазон 0°…+100° по шкале Фаренгейта примерно соответствует диапазону −18°…+38° по шкале Цельсия.

Ноль на этой шкале определяется по температуре замерзания смеси воды, льда и нашатыря, а за 100 °F принята нормальная температура человеческого тела (однако Фаренгейт ошибся в последнем измерении: нормальная температура человеческого тела составляет 97,9 °F). По одной из версий за 100 градусов температурной шкалы Фаренгейт принял температуру тела своей жены, которая в момент измерения температуры была больна лихорадкой — именно этим, а не погрешностью самого измерения, и обусловлено смещение стоградусной точки на 2,1 °F.

Однако, различие, по всей видимости, вызвано разными способами измерения температуры: во многих странах, включая США, температуру принято измерять в полости рта, а не в подмышечной области; разница между этими способами измерения как раз составляет примерно 1 °C (около 1,8 °F).

Вот в принципе вся история этого фаренгейта, немного сказок про больную жену и довольно кривая шкала измерения температуры готова. Почему кривая ? Да хотя бы из-за того, что за отсчет принята температура человеческого тела. Величина крайне не постоянная и более того, разная по всему телу!

Кстати, кто не знал, 36.6 это обычная температура человеческой подмышки, но ни как не всего человека:) Пятки например имеют температуру 34-35 градусов цельсия, некоторые железы 37-38 и так далее… 36.6 даже не является _средней_ по телу, просто принятой для измерения, чего в принципе вполне достаточно. Ведь если человек заболел, температура в подмышках поднимется 😉

С историей – разобрались. Как же переводить одно в другое ???
Тут все очень просто.

Из шкалы Цельсия в шкалу Фаренгейта:

Из шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия:

Так как 5/9 и 1/2 довольно “близки” по значению, то можно делить на 2 (или умножать) Ошибка в пол градуса, не смертельна на бытовом уровне.

С бытовыми шкалами разобрались, но ученые же не могут пользоваться обычной и достаточной для большинства шкалой, им нада что нибудь особенно крутое. Правильное и точное. И ведь действительно, одна шкала принимает за ноль температуру замерзания воды, а ведь эта температура может сильно изменятся в зависимости от условий (давление, примеси в воде…), другая вообще основана на температуре больной женщины… Точность довольно сомнительная.

Так ученые решили пользовать другую шкалу, назвав ее самой правильной (и этому есть причины) – шкалой Кельвина или же абсолютной шкалой Кельвина.

Кельвин (обозначение: K) — единица измерения температуры была предложена в 1848 году. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём2.

Пересчет в градусы Цельсия: °С = K – 273,15.

Единица названа в честь английского физика Уильяма Томсона, которому было пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский из Айршира. В свою очередь, это звание пошло от реки Кельвин, протекающей через территорию университета в Глазго.

Как видите все предельно просто и за основу взято “начало” температуры как физической характеристики. Правда тут может возникнуть вопрос, а что вообще такое температура ? Википедия на этот вопрос дает вполне приемлимый ответ (замечание для любителей оспаривать правдивость википедии…). Температура – скалярная физическая величина, характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Или говоря людским языком – как быстро мечутся молекулы в теле, которое находится в состоянии равновесия. Кстати важно заметить, что имеется ввиду броуновское движение (или кристаллическая “вибрация”), а не скорость самого тела (нельзя вскипятить чайник если быстро бегать с ним в обнимку)…

Вот в принципе и все краткое описание трех используемых ныне температурных шкал. Остается, наверно, коснуться еще одной темы. Раз мы затронули, хоть и вскользь, тему абсолютного нуля и сказали холоднее быть не может, то наверно будет справедливо упомянуть и верхнюю границу – когда и горячей уже не может быть. Как и абсолютный ноль, такая граница существует и называется Планковская температура.

Планковская температура, названная в честь немецкого ученого-физика Макса Планка, единица температуры, обозначаемая TP, в Планковской системе единиц. Это одна из планковских единиц, которая представляет фундаментальный предел в квантовой механике. Современная наука полагает, что бессмысленно рассуждать обо всем более горячем, так как планковская температура — это верхний предел температуры.

А численно это будет : 1.41679(11)×1032 K (или иначе говоря, температура Планка составляет 141 нониллион 679 октиллион (11) градусов).

Т.е. мы с вами живем в страшном холоде, самом начале температурной, абсолютной, шкалы. Наша “средняя температура” колеблется от 270 до 330 градусов Кельвина. А теперь перечитайте максимально возможную …. крайне впечетлительно… не находите ?
Правда на сколько я знаю, эта Планковская температура – температура первых мгновений большого взрыва… Но все равно прикольно …

2011 (с)

1 – Температурная “точка” в которой вода может находится в любом из своих трех (обыкновенных) состояний – жидкость, лед, пар. Т.е. 0 Градусов по Цельсию.
2Абсолютный нуль температуры — это минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело.

Share

2 Comments on “Температура, взгляд изнутри…”

  1. 1. Картинки уравнений поправь. Чёрное на тёмно-сером — не айс. Хотя… Ну неужели их кто-то наизусть не помнит? Пять девятых (два нечётных числа вокруг «счастливой» семёрки) и тридцать два зуба.

    2. Физик Фаренгейт изобрел новый инструмент, который он назвал ртутным термометром. Однако идея использовать его для измерения температуры человеческого тела пришла к нему позже, когда Фаренгейт докладывал в Академии наук в пользе своего прибора, и в Академии ему сказали, что пусть он лучше это свое изобретение себе в задницу засунет.

    3. Курс Фаренгейта упал ещё на три градуса относительно Цельсия…

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *