Scari de Temperatura

Scari de temperatura Primele termometre au purtat numele de termoscoape, iar versiuni diferite de termoscoape au fost construite de mai mulţi inventatori cam în aceeaşi perioadă. Totuşi, inventatorul italian Santorio Santorio a fost primul care a prevăzut instrumentul său cu o scară numerică. Deşi lui Galileo Galilei i se atribuie meritul de a fi construit primul termometru în anul 1593 (un termometru rudimentar cu apă, primul care a permis măsurarea variaţiilor de temperatură), Gabriel Fahrenheit punea la punct de-abia în anul 1714 primul termometru cu mercur şi tub capilar închis, adevăratul precursor al termometrului modern. Scara de temperatura - Ansamblu de valori ale temperaturii, stabilite prin prescripţii tehnice şi acceptate prin convenţie

După modul de alegere a fenomenelor fizice particulare şi dupa valorile numerice atribuite temperaturilor reperelor fixe se cunosc mai multe scări termometrice: Celsius, Fahrenheit. Reamur şi scara termodinamică. Scara termodinamică absolută a temperaturilor, numită şi scara Kelvin (Kelvin a propuso pe baza principiului al doilea al termodinamicii) este o scara independentă de proprietăţile oricărei substanţe particulare. Scara gazului ideal si scara Kelvin sunt identice în intervalul de temperatură în care poate fi folosit termometrul cu gaz şi din acest motiv scriem K pentru unitatea de temperatură dată de termometrul cu gaz. Cele mai folosite scări de temperatură sunt scara Celsius şi scara Fahrenheit. Ele se definesc cu ajutorul scării Kelvin. Scara Celsius a temperaturii foloseşte un grad (unitatea de temperatură) care are aceeaşi mărime ca şi unitaea Kelvin. ( Această scară a fost inventată de suedezul Celsius în 1742, a fost numită scară centigrad până în 1948 când la cea de-a 9 Conferinţă a Măsurilor şi Greutăţilor a fost numită scara Celsius).

. Unitatea de masura in Sistemul International (SI) este kelvinul (K). De obicei se folosesc doua scari de temperatura: -

scara Celsius , cu precadere in tarile europene scara Fahrenheit , cu precadere in Statele Unite

Acestea se definesc cu ajutorul scarii Kelvin care reprezinta scara fundamentala.

Scara Kelvin

Pentru lucrarile stiintifice, cea mai folosita este scara absoluta sau Kelvin, inventata de matematicianul si fizicianul britanic William Thomson (Lord Kelvin -1824-1907) Scara Kelvin este scara de temperatura termodinamica (absoluta) unde temperatura de zero absolut (0 K) este cea mai scazuta temperatura posibila. Unitatea de masura a scarii Kelvin este kelvinul (simbol: K), Unitatea si scara Kelvin este definita, conform conventiilor internationale, prin doua puncte: zero absolut si punctul triplu al apei. Zero absolut - temperatura fata de care nimic nu poate fi mai rece si la care in substanta nu mai exista energie sub forma de caldura - este definita ca fiind exact 0 K si −273,15 °C. Punctul triplu al apei este definit ca fiind la exact 273,16 K si 0,01 °C. Aceasta definitie are trei consecinte: - stabileste valoarea unitatii kelvin ca fiind exact 1 / 273,16 parti din diferenta dintre punctul triplu al apei si zero absolut; - stabileste ca un kelvin are exact aceeasi marime cu un grad de pe scara Celsius; - stabileste ca diferenta punctelor de zero intre cele doua scari este exact 273,15 kelvini

Exemple de temperaturi în kelvini Reactie termonucleara cu carbon

5× 108

Reactie termonucleara cu heliu

108

Soare în interior

107

Coroana solara

106

Nebuloase vizibile

104

Suprafata Soarelui

6× 103

Punctul de topire al wolframului

3,6× 103

Punctul de topire al plumbului

6 × 102

Punctul de înghetare al apei

2,7× 102

Punctul de fierbere al oxigenului (1 atm)

9× 10

Punctul de fierbere al hidrogenului

(1 atm) 2× 10

Punctul de fierbere al heliului

(1 atm) 4,2

Scara Celsius In anul 1742, suedezul Anders Celsius (1701-1744) a propus o scara „inversa” scarii Celsius moderne, unde zero era temperatura de fierbere, iar 100 cea de inghet a apei. Celsius a folosit doua puncte fixe in scara sa: temperatura de topire a apei si temperatura de fierbere a apei. Experimentele pentru o buna calibrare a termometrului s-au desfasurat pe parcursul a doua ierni. Repetand experimentul iarasi si iarasi, el a descoperit ca gheata se topeste intotdeauna la acelasi punct de calibrare marcat pe termometru. El a descoperit un punct similar la fierberea apei, punctul de evaporare a apei. Cand Celsius a decis sa foloseasca propria scara de temperatura, el a ales punctul de fierbere a apei pure la 0 °C (212 °F) si punctul de inghet (solidificare) la 100 °C (32 °F). Un an mai tarziu, Jean Pierre Cristin a propus o versiune inversata a scarii, cu punctul de inghet la 0 °C (32 °F) si punctul de fierbere la 100 °C (212 °F), denumind-o Centigrad.

Scara Fahrenheit Una dintre primele scari a fost cea conceputa de fizicianul german Gabriel Daniel Fahrenheit(1686- 1763), care situeaza, la presiune atmosferica standard, punctul de inghet si de topire al ghetii la 32 grade F si punctul de fierbere al apei la 212 grade F. In anul 1714 a construit doua termometre cu alcool cu care se putea masura relativ precis. In acelasi an a folosit si mercur in termometre. Pentru termometrele sale folosea mai multe scale, dintre care ultima - denumita ulterior cu numele lui - lua ca puncte fundamentale trei temperaturi:

1.Primul punct reprezenta temperatura unui amestec de apa, gheata si sare de bucatarie, notata cu 0. 2.Al doilea - temperatura unui amestec de apa si gheata, notata cu 32, 3.Al treilea- temperatura apei care fierbe, notata cu 212. (La unele scale mai vechi folosea si temperatura corpului omenesc sanatos ca unul din punctele fundamentale. ) Gradul Fahrenheit este o unitate tolerata. Se mai utilizeaza in tarile anglo - americane.

Scara Reaumur Rene Antoine Ferchault de Reaumur (1683- 1757), fizician şi naturalist francez, a fost membru al Academiei de Ştiinţe din Paris, si este cunoscut îndeosebi pentru termometrul său cu alcool, care a dat numele unei scări termometrice conventionale; Gradul Reaumur este unitatea de măsură a temperaturii într-o scară termometrică pe care punctul de topire a gheţii este notat cu 0, iar punctul de fierbere a apei este notat cu 80; Se notează cu simbolul °R ; un grad Celsius este egal cu 4/5 dintr-un grade Reaumur;

Echivalenţa între temperaturile importante pe anumite scări de măsurare

Referinţă practică / Scara

Celsius Kelvin Fahrenheit Rankine

Zero absolut

-273.15 0

Temperatura de îngheţ a apei

0

Temperatura corpului omenesc 37 Temperatura de fierbere a apei 100

-459.7

0

273.15 32

491.7

310.15 98.6

558.3

373.15 212

671.7