Знать температуру своего тела, воздуха за окном, воды, наполняющей ванну или бассейн, и множества других явлений и предметов, окружающих современного человека, стало делом привычным, а процесс измерения - простым и доступным каждому. Если задать вопрос о том, какая температура у кого-то или чего-то, едва ли цифры, названные в ответ, вызовут недоумение, оказавшись абсолютно нехарактерными.

Причиной этому - распространенная практически во всем измерения данной физической величины по шкале Цельсия. Однако в США, Канаде, Англии и ряде других стран распространено в быту определение температуры по системе Фаренгейта. Чтобы понимать друг друга, достаточно представлять диапазон каждой шкалы и их соотношение по Фаренгейту и Цельсию.

Объект измерения, или что такое температура?

Термин происходит от слова temperature (в переводе с латинского - "нормальное состояние/смещение"). С точки зрения физики - это величина, которая характеризует подвижность молекул вещества, его внутреннюю энергию. Чем быстрее движутся частицы, чем больше они сталкиваются друг с другом - тем выше температурное значение. Отсюда и общеизвестный факт, что при нагревании объем тел и веществ увеличивается. Но температура и тепло - не тождественные понятия. Разогретые до одинаковых температурных показателей тела обладают разной способностью нагревать сторонние объекты (пример - отличие скорости закипания чайника на маленькой и большой конфорке).

Изобретение Даниэля Габриэля Фаренгейта

Голландский физик, родившийся в 1686 году в польском городе Гданьске, рано начал научную деятельность. Он собственноручно собирал измерительные приборы и в возрасте 23 лет изобрел а спустя 5 лет - ртутный. В 1724 году Фаренгейт предложил научному сообществу свою систему измерения температур. Позже она претерпела некоторые изменения. Целью ученого было создать шкалу без отрицательного значения, поэтому за ноль он принял самую низкую температуру, известную в то время - плавления смеси льда, воды и нашатырного спирта. Для определения одного деления на термометре - градуса - физик использовал диапазон между показателем таяния льда и кипения воды, разделив его на 180 равных частей.

Система Андреса Цельсия

Родившийся в 1701 году в Швеции астроном, геолог и метеоролог предложил свою шкалу в 1742 году. В качестве ноля изначально использовалась температура кипения воды, а за 100 градусов - ее таяния. Направление самой распространенной ныне в мире шкалы было изменено современником Цельсия Карлом Линнеем в год смерти ее автора - 1744. Таким образом она приобрела свой актуальный вид. Температуры более низкие, чем точка таяния льда, измеряются по такому же принципу, как и высокие, но имеют отрицательное значение.

Соотношение шкалы Фаренгейта и Цельсия

Показательными для сравнения двух систем будут известные всем стандарты температур - кипение воды, таяния льда, норма для здорового человеческого тела.

Цифры будут следующими - 100°, 0° и примерное среднее значение в диапазоне от 36 до 37° на шкале Цельсия. По Фаренгейту соотношение будет следующим - 212°, 32° и приблизительно 98°. Одним из ключевых понятий в измерении температуры является абсолютный ноль - теоретическое значение, являющейся точкой отсчета и эталоном для любых использования систем. Эта величина характеризуется отсутствием движения частиц материи. В соотношении Цельсия и Фаренгейта это показатели равные -273,15 и -459,67 градуса.

Осуществить перевод значений одной системы в другую достаточно просто. Для такого арифметического преобразования существует формула, используемая в двух направлениях (в зависимости от изначального показателя). Соотношение и Цельсия равно 1: 5/9.

Таким образом, для перевода показаний термометра Фаренгейта в систему Цельсия необходимо от исходного значения отнять 32 и умножить на 5/9.

Соответственно, обратное преобразование осуществляется по формуле в которой данные шкалы Цельсия умножают на 5/9 и прибавляют 32.

Для понимания обеих систем и использования их в быту совсем не обязательно применять математические расчеты каждый раз. Если использование малознакомой системы необходимо - достаточно немного попрактиковаться, и примерное значение данных в соотношении Фаренгейта и Цельсия будет легко определяться «на слух».

Всем нам отлично известно, что температура воздуха в помещении и за его пределами измеряется по шкале Цельсия. Многие также наслышаны и о существовании шкалы Фаренгейта, но в чем их отличия, знает далеко не каждый. С целью расширения кругозора и пополнения багажа знаний осветим этот вопрос подробнее.

Определение

Шкала Цельсия – температурная шкала, в основе которой лежат температуры замерзания воды (0 градусов) и ее кипения (100 градусов).

Шкала Фаренгейта – устаревшая шкала температур, нижней точкой которой является температура плавления нашатырного спирта и смеси снега.

Сравнение

В далеком XVIII веке Даниэль Фаренгейт поставил перед собой цель: создать максимально удобную для человека температурную шкалу, не имеющую отрицательных значений. Поэтому для нижней отметки он избрал самую низкую из известных в то время температур – температуру плавления нашатырного спирта и смеси снега, обозначив ее как ноль градусов. Нижней же отметкой шкалы Цельсия стала температура таяния льда и замерзания воды, а высшей – температура ее кипения.

Так, согласно шкале Фаренгейта, точка таяния льда находится на отметке 32 градуса, а точка закипания воды равна 212 градусам при условии нормального атмосферного давления. А один градус этой шкалы соответствует 1/180 разности данных температур. Диапазон от -18 до 38 градусов шкалы Цельсия приравнивается к диапазону от 0 до 100 градусов по шкале Фаренгейта. Чтобы перевести градус Цельсия в градус Фаренгейта, необходимо умножить его на 1,8 и прибавить 32.

Градус Фаренгейта является устаревшей линейной единицей измерения температуры. На протяжении длительного промежутка времени она активно использовалась в англоговорящих странах, но в 60-70-х годах XX века была вытеснена шкалой Цельсия. Только в Белизе и США шкала Фаренгейта по-прежнему находит широкое применение в бытовых целях.

Выводы сайт

1. Нижней отметкой шкалы Фаренгейта является температура плавления нашатырного спирта и смеси снега, тогда как самым низким значением шкалы Цельсия служит температура таяния льда и замерзания воды.
2. Диапазон от -18 до 38 градусов шкалы Цельсия приравнивается к диапазону от 0 до 100 градусов по шкале Фаренгейта.
3. Градус Фаренгейта является устаревшей линейной единицей измерения температуры, используемой на сегодняшний день лишь в Белизе и США для бытовых целей.

История

Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества - теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково - градусами.

Из того, что температура - это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (т.е. в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах - градусах.

Шкала Кельвина

В термодинамике используется шкала Кельвина, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела), а один кельвин равен 1/273.16 расстояния от абсолютного нуля до тройной точки воды (состояния, при котором лёд, вода и водяной пар находятся в равновесии). Для пересчета кельвинов в энергетические единицы служит постоянная Больцмана. Используются также производные единицы: килокельвин, мегакельвин, милликельвин и т.д.

Шкала Цельсия

В быту используется шкала Цельсия, в которой за 0 принимают точку замерзания воды, а за 100° точку кипения воды при атмосферном давлении. Поскольку температура замерзания и кипения воды недостаточно хорошо определена, в настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: градус Цельсия равен кельвину, абсолютный ноль принимается за −273,15 °C. Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия - особая точка для метеорологии , поскольку замерзание атмосферной воды существенно всё меняет.

Шкала Фаренгейта

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. В этой шкале на 100 градусов раздёлен интервал от температуры самой холодной зимы в городе, где жил Фаренгейт, до температуры человеческого тела. Ноль градусов Цельсия - это 32 градуса Фаренгейта, а градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F - 32), то есть изменение температуры на 1 °F соответствует изменению на 5/9 °С. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724.

Шкала Реомюра

Предложенна в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица - градус Реомюра (°R), 1 °R равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками - температурой таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R)

1 °R = 1,25 °C.

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

Сравнение температурных шкал

¹ Нормальная температура человеческого тела - 36.6 °C ±0.7 °C, или 98.2 °F ±1.3 °F. Приводимое обычно значение 98.6 °F - это точное преобразование в шкалу Фаренгейта принятого в Германии в XIX веке значения 37 °C. Поскольку это значение не входит в диапазон нормальной температуры по современным представлениям, можно говорить, что оно содержит избыточную (неверную) точность. Некоторые значения в этой таблице были округлены.

Сопоставление шкал Фаренгейта и Цельсия

( o F - шкала Фаренгейта, o C - шкала Цельсия)

Для перевода градусов цельсия в кельвины необходимо пользоваться формулой T=t+T 0 где T- температура в кельвинах, t- температура в градусах цельсия, T 0 =273.15 кельвина. По размеру градус Цельсия равен Кельвину.

На показатели температуры ориентируются не только ученые в научных трудах, но и обычные люди, планирующие выйти на улицу и не знающие, какую одежду предпочесть. В разных странах существуют свои, более популярные системы измерения. Российским обывателям знакома шкала Цельсия, в Америке больше на слуху разработка Фаренгейта.

Измерение в Цельсиях

В России и большинстве стран Европы, говоря о температурных показателях, люди имеют в виду измерение по Цельсию. Температурную шкалу изобрел в 1742 г. Александр Цельсий. Это был незаурядный человек, создавший учебник по арифметике, принявший участие в 4-летнем путешествии и посетивший известные астрономические учреждения. Все же фамилия шведского ученого не сходит с наших уст благодаря его знаменитой шкале, имеющей 100 делений и разработанной благодаря анализу возможных состояний воды.

В основу теории положены особенности видоизменения воды . Вода замерзает при показателях, расположенных ниже нулевой отметки. Температурные показатели, соответствующие процессу превращения воды в лед, названы отрицательными. Процесс закипания воды возможен при отметке в 100% (привычный вид шкале придал Линней, по задумке Цельсия вода закипала при 0 градусов, а таяла – при 100-градусном показателе). Указанные полярные отметки дали ученому возможность рассчитать показатель, равный 1 градусу.

Потом в обиход вошла шкала Кельвина, берущая в учет минимальную температуру, составляющую 0 градусов. Указанные шкалы были приведены в соответствие. Чтобы назвать температурный показатель вещества, высчитанный в Цельсиях, нужно к температурной отметке по шкале, разработанной Кельвином, прибавить 273,15 .

Температура по Фаренгейту

Измерение по данной шкале – обычное явление. Часто зарубежные медицинские приборы и метеорологические разработки измеряют температуру по шкале Фаренгейта. Данной системе температурных измерений мы обязаны голландскому ученому Фаренгейту; в числе его разработок можно назвать спиртовые и ртутные термометры.

В 20-х годах XVIII в. физик представил Лондонскому Королевскому Обществу собственную температурную шкалу. В начальном варианте за базовую точку принималась температура солевого раствора (вода, лед и хлорид аммония в равных частях). Стабильных показателей можно было добиться при нулевой отметке (-17,78 Градусов по системе Цельсия). При отметке, указаннойФаренгейтом как 32 градуса, смесь начинала плавиться. Третий показатель указывал на оптимальную температуру человека, равную 96 градусам.

Как объяснить наличие дробных показателей? Возможно, они получены по причине того, что нулевая отметка была выбрана в зимний период в городе Гданьске. Впоследствии голландскому ученому пришлось потренироваться для получения хорошо воспроизводимой величины; тогда начал использоваться соляной раствор. У ученого не было возможности получить для работы качественный солевой раствор. Указанные недочеты не смогли помешать популярности температурной шкалы.

Особой любовью шкала Фаренгейта пользовалась в середине прошлого века у англоязычных ученых, ею пользовались промышленности, медицине. Затем европейцы стали отдавать предпочтение системе, разработанной Цельсием. До сих пор американцы измеряют температуру Фаренгейтами; для них понятно, что лучше придерживаться в помещении температуры в 68 °F .

Британские издания в метеорологических сводках придерживаются такого подхода: указывают показатели в Цельсиях и дают перевод для шкалы Фаренгейта. Это позволяет людям самостоятельно выбирать систему отсчета градусов и склоняться к разработке одного из ученых мужей прошлых веков.

Как соотносятся температуры по разным шкалам

Существуют удобные формулы, позволяющие осуществлять быстрый перевод показателей. Чтобы понять, каким значением по шкале Фаренгейта является температурная отметка по Цельсию, стоит применить особые формулы. Температуру по системе Цельсия можно вычислить так – отметка шкалы Фаренгейта – 32 умножить полученное значение на 5/9. Так, 120 градусов Фаренгейта равны 48,9 в системе Цельсия.

Как рассчитать температуру Фаренгейта по имеющимся данным у Цельсия? Производим следующую математическую операцию: значение шкалы Цельсия * 9/5 прибавить 32. 20 градусов европейской системы измерения температур равны 60 градусам по шкале Фаренгейта.