В этой статье объясняется, что такое абсолютная температура и что такое шкала абсолютных температур. Итак, вы найдете определение обоих терминов, что такое абсолютная и относительная температурные шкалы и как их преобразовать.
Что такое абсолютная температура?
Абсолютная температура — это значение температуры, измеренное относительно абсолютного нуля (0 К или -273,15 ºC). Другими словами, абсолютная температура указывает температуру тела или системы, принимая абсолютный ноль за нулевое значение термометрической шкалы.
Следовательно, шкала абсолютной температуры — это термометрическая шкала, которая указывает значение, измеренное посредством абсолютной температуры. Другими словами, ноль абсолютной температурной шкалы соответствует абсолютному нулю температуры.
Обычно в термодинамике в формулах используется абсолютная температура. Относительные температуры используются только в том случае, если формула требует разницы температур.
Каковы абсолютные температурные шкалы?
Основными абсолютными температурными шкалами являются:
- Шкала Кельвина : абсолютная термометрическая шкала, единица измерения которой равна одному градусу Цельсия. Эта температурная шкала является наиболее используемой в науке.
- Шкала Ренкина : абсолютная температурная шкала, единица измерения которой эквивалентна одному градусу по Фаренгейту, который является единицей температуры в английской системе.
Особенностью шкал абсолютных температур является то, что все их значения положительны, поскольку ноль шкалы эквивалентен абсолютному нулю температуры.
Две абсолютные температурные шкалы подробно объяснены ниже.
шкала Кельвина
Кельвин , исторически называемый градусом Кельвина , является единицей температуры в Международной системе единиц (СИ).
Таким образом, шкала Кельвина – это температурная шкала, в которой абсолютный ноль представляет собой отсутствие энергии, значение которой составляет 0 Кельвина (-273,15 ºC).
Символом температуры в Кельвинах является заглавная буква К, например 300 К.
В физике кельвин не считается градусом, поэтому правильное название этой единицы температуры — кельвин, а не градус Кельвина . Кроме того, в отличие от градусов Цельсия (ºC) и градусов Фаренгейта (ºF), его следует писать не символом градуса, а просто буквой К.
Следует отметить, что хотя кельвин является единицей измерения температуры в Международной системе, он не является наиболее часто используемой единицей измерения температуры. Да, это правда, что и в физике, и в инженерии расчеты производятся в градусах Кельвина, но в повседневной жизни температуру обычно измеряют в градусах Цельсия или градусах Фаренгейта.
Наконец, формулы для перевода кельвинов в другие единицы температуры следующие:
| Преобразование единиц температуры | Формула |
|---|---|
| От Цельсия до Кельвина | К = ºС + 273,15 |
| От Кельвина до Цельсия | ºC = К – 273,15 |
| От Кельвина до Фаренгейта | ºF = 1,8 · (К – 273,15) + 32 |
| От Фаренгейта до Кельвина | К = (°F – 32)/1,8 + 273,15 |
| От Кельвина до Рэнкина | ºR = 1,8К |
| От Рэнкина до Кельвина | К = ºR/1,8 |
шкала Рэнкина
Шкала Ренкина — это термометрическая шкала, основанная на градусах Фаренгейта, англосаксонской единице измерения температуры. Таким образом, шкала Ренкина использует шкалу Фаренгейта, но начинается с абсолютного нуля, поэтому ноль градусов Рэнкина эквивалентен абсолютному нулю температуры.
Символом градусов Рэнкина является ºR, хотя иногда используется и ºRa.
Вот несколько примеров характеристических температур, выраженных по шкале Рэнкина:
- 0 ºR: абсолютный ноль температуры, эквивалентный 0 К.
- 491,67 ºR: температура плавления воды, равная 0 ºC.
- 558,27 ºR: нормальная температура тела человека, которая обычно составляет 37 ºC.
- 671,64 ºR: температура кипения воды, равная 100 ºC.
Формулы перехода от шкалы Рэнкина к другой термометрической шкале (и наоборот) следующие:
| Преобразование единиц температуры | Формула |
|---|---|
| От Рэнкина до Фаренгейта | ºF = ºR – 459,67 |
| От Фаренгейта до Рэнкина | ºR = ºF + 459,67 |
| От Рэнкина до Кельвина | К = ºR/1,8 |
| От Кельвина до Рэнкина | ºR = 1,8К |
| От Рэнкина до Цельсия | ºC = (ºR – 491,67)/1,8 |
| От Цельсия до Рэнкина | ºR = 1,8·(ºC + 273,15) |
Шкалы абсолютной и относительной температуры
Мы только что увидели значение абсолютной шкалы температур, однако термометрическая шкала может быть и относительной. В этом разделе мы увидим, чем различаются эти два типа температурных шкал.
Разница между шкалами абсолютных температур и шкалами относительных температур заключается в значении, которое они принимают в качестве эталона. Шкалы абсолютных температур начинаются с абсолютного нуля температуры, тогда как шкалы относительных температур имеют произвольную температуру в качестве нуля шкалы.
Таким образом, наиболее часто используемые относительные температурные шкалы:
- Шкала Цельсия : это термометрическая шкала, наиболее используемая в повседневной жизни. Он основан на температурах плавления и кипения воды, которые составляют 0°C и 100°C соответственно.
- Шкала Фаренгейта : термометрическая шкала, используемая в большинстве стран англосаксонского происхождения. Ноль по шкале Фаренгейта соответствует -17,78 ºC, аналогично 1,8 градуса по Фаренгейту эквивалентны 1 градусу Цельсия.
Формулы для преобразования между различными температурными шкалами следующие:
| Преобразование температурной шкалы | Формула |
|---|---|
| От Цельсия до Кельвина | К = ºС + 273,15 |
| От Кельвина до Цельсия | ºC = К – 273,15 |
| От Цельсия до Фаренгейта | ºF = ºC · 1,8 + 32 |
| От Фаренгейта до Цельсия | ºC = (ºF – 32)/1,8 |
| От Кельвина до Фаренгейта | ºF = 1,8 · (К – 273,15) + 32 |
| От Фаренгейта до Кельвина | К = (°F – 32)/1,8 + 273,15 |
| От Цельсия до Рэнкина | ºR = 1,8·(ºC + 273,15) |
| От Рэнкина до Цельсия | ºC = (ºR – 491,67)/1,8 |
| От Фаренгейта до Рэнкина | ºR = ºF + 459,67 |
| От Рэнкина до Фаренгейта | ºF = ºR – 459,67 |
| От Кельвина до Рэнкина | ºR = 1,8К |
| Ранкин в Кельвин | К = ºR/1,8 |
| Цельсия в Ранкин | ºR = 1,8·(ºC + 273,15) |
| Ранкин в Цельсий | ºC = (ºR – 491,67)/1,8 |