多倫多務實小民

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天熱又學習了一下溫標

(2023-07-07 12:48:23) 下一個

這些天天熱,又學習了一下溫標。

本來攝氏溫標,華氏溫標標啥的挺熟悉的,沒什麽。

倒是下麵幾句話一下子提高了逼格,所以想到整理一份用博客記錄一下。畢竟也曾是工科畢業,熱力學都還給老師了。

溫度是物體分子平均運動動能的標誌,是大量分子熱運動的集體表現,含有統計意義。但對於個別分子來說,溫度是沒有意義的。

溫度(temperature)是表示物體冷熱程度的物理量,微觀上來講是用來量度物體分子熱運動的劇烈程度的一個物理量。溫度隻能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量。用來量度物體溫度數值的標尺叫溫標。它規定了溫度的讀數起點(零點)和測量溫度的基本單位。

國際上用得較多的溫標有華氏溫標(°F)、攝氏溫標(°C)、熱力學溫標(K)、列氏溫標(°Ré)、蘭金溫標(R)和國際實用溫標。

一、攝氏溫標。由瑞典天文學家安德斯·攝爾修斯(Anders Celsius,1701-1744)1742年提出,其後曆經改進。

攝氏度的含義是指在1標準大氣壓下,純淨的冰水混合物的溫度為0攝氏度,水的沸點為100攝氏度。

攝氏溫標(C)的溫度計量單位,用符號­°C表示,是世界上使用較為廣泛的溫標之一。

18世紀瑞典天文學家安德斯·攝爾修斯(Anders Celsius,1701-1744)在1742年創立溫標時,為了避免測量低溫時出現負值,以標準大氣壓下的水的冰融點為100度,沸點為0度  。當時沒有°C符號。這個規定和現行的攝氏溫標剛好相反,在使用中,人們感到很不方便。

後來的一些科學家,將其改為在1標準大氣壓下,水的沸點定為100度,冰水混合物的溫度定為0度,其間分成100等分,1等分為1度。其中著名博物學家卡爾·馮·林奈也使用了這種把刻度顛倒過來的溫度表,並在信中宣稱:“我是第一個設計以冰點為零度,以沸點為一百度的溫度表的。”但這種說法得不到瑞典皇家科學院的認可,專業屆還是更認可瑞典天文學家安德斯·攝爾修斯的開創性貢獻。為了紀念和表彰他,1954年第十屆國際度量衡大會特別將此溫標命名為“攝氏溫標”,用他的姓氏的第一個字母"C"來表示。

攝氏度,用符號℃表示,攝氏溫標(C)與華氏溫標(F)的換算式是:

C=(F-32)÷1.8,F=1.8×C+32

比如:

0 °C=(1.8×0+32)°F=32 °F

30 °C=(1.8×30+32)°F=86 °F

104 °F=[(104-32)÷1.8]℃=40 °C

攝氏溫度已被納入國際單位製。物理學中攝氏溫標表示為t,絕對溫標(單位:開爾文)表示為T,換算關係為t=T-273.15。 

華氏度(Fahrenheit) 和攝氏度(Celsius)都是用來計量溫度的單位。

世界上絕大多數國家都使用攝氏度;世界上僅存5個國家使用華氏度,包括巴哈馬、伯利茲、英屬開曼群島、帕勞、美利堅合眾國及其他附屬領土(波多黎各、關島、美屬維京群島)。

二、華氏溫標

1724年,德國人華倫海特製定了華氏溫標,最早,他把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為0℉,將他妻子的體溫設為100℉,後來為了嚴謹,又把純水的冰點溫度定為32 ℉,把標準大氣壓下水的沸點溫度定為212℉,中間分為180等份,每一等份代表1度,這就是華氏溫標。

華倫海特出生於但澤(今波蘭格但斯克),他早年學習商業,曾經在海牙從事玻璃製品的吹製和貿易,並製作氣壓計、高度計和溫度計出售,先後研製成功酒精和水銀溫度計。1718年後,他在阿姆斯特丹教授物理學,1724年,他成為英國皇家學會院士。華倫海特在物理學曆史上首次確認了液體沸點會隨著氣壓的改變而改變,氣壓越大,沸點越高,並以此原理發明了沸點高度計。

在製作溫度計的過程中,華倫海特必須尋找一種對溫度進行精確標記的方法,於是他采用了三種在當時技術條件下十分重要的溫度作為標記刻度的依據。首先,他將水、冰和氯化銨混合,達到了當時所能記錄到的最低溫度,將其定為0度。然後他又將水的冰點定為32度,最後將人的體溫定為96度。

不久,在采用能承受更高溫度的水銀溫度計後,華倫海特改將水的沸點作為溫度計的上限,定為212度,這樣,他可以將水的冰點和沸點之間劃分為180度,同時又使得人體體溫接近100這個整數。在攝氏溫標被廣泛接受之前,華氏溫標是最被人接受的溫度量度。時至今日,美國人仍然在日常生活中使用華氏溫標

2.1、華氏溫度與攝氏溫度的關係

攝氏溫度規定:標準大氣壓下冰的熔點為0攝氏度,水的沸點為100攝氏度。

因此,易得出:F=(9/5) C+32

2.2、華氏溫度與熱力學溫度的關係

熱力學溫度(又稱開氏溫度)(T)與華氏溫度(F)的換算式是:

T = 5×(F- 32)/9+273.15

F = 9×(T-273.15)/5+32

絕對零度 0 K= -459.67 ℉

三、熱力學溫標,又稱開爾文溫標、絕對溫標,簡稱開氏溫標,是國際單位製七個基本物理量之一,單位為開爾文,簡稱開,(符號為K),其描述的是客觀世界真實的溫度,同時也是製定國際協議溫標的基礎,是一種標定、量化溫度的方法。

熱力學溫度又被稱為絕對溫度,是熱力學和統計物理中的重要參數之一。一般所說的絕對零度指的便是0K,對應零下273.15攝氏度。

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