Fisik

Skala termometrik

Skala termometrik
Celcius -Scale Thermometer

Apa itu skala termometrik?

Itu Skala termometrik Mereka adalah yang digunakan dalam pengukuran suhu, besarnya skalar yang berfungsi untuk mengukur energi termal suatu sistem. Perangkat yang digunakan untuk mengukur suhu, yaitu, termometer, harus menggabungkan skala untuk dapat membaca.

Untuk membangun skala yang sesuai, Anda harus mengambil dua titik referensi dan membagi interval di antara mereka. Divisi ini disebut derajat. Dengan cara ini, suhu objek yang akan diukur dibandingkan, yang dapat berupa suhu kopi, mandi atau suhu tubuh, dengan referensi yang ditandai dalam instrumen.

Skala suhu yang paling banyak digunakan adalah skala Celcius, Fahrenheit, Kelvin dan Rankine. Semua sama tepatnya untuk mengukur suhu, karena titik yang dipilih sebagai referensi adalah sewenang -wenang.

Baik pada skala Celcius dan pada skala Fahrenheit nol skala tidak menunjukkan tidak adanya suhu. Karena alasan ini mereka skala relatif. Di sisi lain, untuk skala Kelvin dan skala rankine, 0 mewakili penghentian aktivitas molekuler, karenanya mereka dipertimbangkan Skala absolut.

Skala Celcius

Termometer digital klinis lulus dalam derajat Celcius. Sumber: Simon Schoar/CC BYS-S (https: // CreateVecommons.Org/lisensi/by-sa/2.5)

Skala ini diciptakan oleh astronom Swedia dari Anders abad ke -18. Celcius (1701-1744), sekitar 1735. Sangat intuitif, skala ini menggunakan titik beku dan titik didih air pada tekanan atmosfer normal (1 atm) sebagai titik referensi.

Air adalah zat universal yang sangat tepat untuk ini, dan nilainya mudah diperoleh di laboratorium.

Pada skala Celcius, titik pembekuan air adalah yang sesuai dengan 0 ° C dan titik didih pada 100 ° C, meskipun awalnya Celcius telah mengusulkan mereka sebaliknya dan kemudian pesanan diinvestasikan. Di antara dua nilai referensi ini ada 100 divisi yang identik, jadi kadang -kadang dikenal sebagai skala Celcius.

Kesetaraan

Untuk menetapkan kesetaraan antara derajat Celcius dan skala suhu lainnya, dua aspek harus diperhitungkan:

  • Hubungan antara skala Celcius dan skala lainnya linier, oleh karena itu adalah bentuknya:

y = m.x +b

-Anda harus mengetahui titik referensi dari kedua skala.

Contoh: Kesetaraan antara skala Celcius dan Fahrenheit

Biarkan tºC Suhu dalam skala Celcius dan Tºf Suhu pada skala Fahrenheit, oleh karena itu:

TºC = m. Tºf + B

Diketahui bahwa 0 ºC = 32 ºF dan 100 ºC = 212 ºF. Kami mengganti nilai -nilai ini dalam persamaan sebelumnya dan memperoleh:

Dapat melayani Anda: kapasitas panas

0 = 32m + b

100 = 212m + b

Ini adalah sistem dua persamaan linier dengan dua yang tidak diketahui, yang dapat diselesaikan dengan salah satu metode yang diketahui. Misalnya, dengan reduksi:

100 = 212m + b

0 = -32m - b

________________

100 = 180m

M = 100/180 = 5/9

Penuh arti M, kami memperoleh B Dengan pengganti:

B = -32m = -32. (5/9) = -160/9

Sekarang kami mengganti nilai -nilai M Dan B Dalam persamaan persamaan kami untuk mendapatkan:

TºC = (5/9). Tºf - (160/9) = (5tºf -160)/9

Setara: TºC = (5/9). (Tºf - 32)

Persamaan ini memungkinkan untuk meneruskan gelar Fahrenheit ke derajat Celcius secara langsung, hanya dengan menulis nilai di mana T munculºf.

Contoh: Kesetaraan antara skala Celcius dan Kelvin

Banyak percobaan telah dilakukan untuk mencoba mengukur nol suhu absolut, yaitu, nilai semua aktivitas molekuler menghilang dalam gas. Suhu ini sekitar -273 ºC.

Menjadi TK Suhu dalam Kelvin -kata "grade" untuk skala ini tidak digunakan, kesetaraannya adalah:

TºC = TK - 273

Artinya, skala berbeda dalam skala Kelvin tidak memiliki nilai negatif. Dalam hubungan Celcius - Fahrenheit, kemiringan garis bernilai 5/9 dan dalam hal ini bernilai 1.

Gelvin dan derajat Celcius adalah ukuran yang sama, hanya skala Kelvin, seperti yang dapat dilihat dari yang di atas, tidak merenungkan nilai suhu negatif.

Skala Fahrenheit

Termometer dinding dengan skala utama dalam derajat fahrenheit dan skala sekunder dalam derajat Celcius

Daniel Fahrenheit (1686-1736) adalah seorang fisikawan asal Jerman yang lahir di Polandia. Sekitar 1715, Fahrenheit memproduksi termometer dengan skala berbasis referensi yang dipilih secara sewenang -wenang. Sejak itu banyak digunakan di negara -negara berbahasa Inggris.

Awalnya Fahrenheit memilih suhu campuran es dan garam untuk titik referensi yang lebih rendah dan menetapkannya sebagai 0 °. Untuk titik lain ia memilih suhu tubuh manusia dan mengaturnya pada 100 derajat.

Seperti yang diharapkan, ia memiliki beberapa masalah untuk menentukan apa suhu tubuh "normal", karena itu berubah sepanjang hari, atau dari satu hari ke hari lain tanpa orang yang sakit harus sakit.

Ternyata ada orang yang benar -benar sehat dengan 99 suhu tubuh.1 ºF, sedangkan untuk yang lain adalah normal untuk memiliki 98.6 ºF. Yang terakhir adalah nilai rata -rata untuk populasi umum.

Jadi titik referensi dari skala Fahrenheit harus berubah untuk titik beku air, yang ditetapkan dalam 32 ºF dan mendidih pada 212 ºF. Akhirnya, skala dibagi menjadi 180 interval yang sama.

Dapat melayani Anda: Bethelgeuse

Konversi derajat Fahrenheit menjadi derajat Celcius

Dari persamaan yang ditunjukkan di atas, maka:

Tºf = (9/5) tºC + 32

Dengan cara yang sama kita dapat mempertimbangkannya seperti ini: Skala Celcius memiliki 100 derajat, sedangkan skala Fahrenheit memiliki 180 derajat. Kemudian, untuk setiap peningkatan atau penurunan 1 ºC, ada peningkatan atau penurunan 1.8 ºF = (9/5) ºF

Contoh

Melalui persamaan di atas, temukan formula yang memungkinkan gelar Fahrenheit dilewatkan pada skala Kelvin:

Mengetahui hal itu: tºC = TK - 273 dan mengganti persamaan yang sudah dikurangkan, Anda memiliki:

TºC = TK - 273

Karena itu: Tºf = (9/5) (tK - 273) + 32 = (9/5) tK - 459.4

Skala Kelvin

Perbandingan skala Celcius dan Kelvin dalam termometer yang tercerahkan. Sumber: Celcius_kelvin_estandar_1954.PNG: Homo Logosderivative Work: Kismalac/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)

William Thomson (1824-1907), Lord Kelvin, mengusulkan skala tanpa titik referensi sewenang-wenang. Ini adalah skala suhu absolut yang menyandang namanya, diusulkan pada tahun 1892. Tidak memiliki nilai suhu negatif, karena absolut 0 adalah suhu serendah mungkin.

Pada suhu 0 k gerakan molekul apa pun telah benar -benar berhenti. Ini adalah skala sistem internasional (SI), meskipun skala Celcius juga dianggap sebagai unit aksesori. Ingatlah bahwa skala Kelvin tidak menggunakan "derajat", jadi suhu apa pun dinyatakan sebagai nilai numerik ditambah unit, yang disebut "Kelvin".

Sampai sekarang, Absolute Zero belum tercapai, tetapi para ilmuwan sudah cukup mendekat.

Memang, di laboratorium yang berspesialisasi dalam suhu rendah, mereka telah berhasil mendinginkan sampel natrium hingga 700 nanokelvin atau 700 x 1010-9 Kelvin. Di sisi lain, menuju ujung skala yang lain, diketahui bahwa ledakan nuklir dapat menghasilkan suhu 100 atau lebih dari Kelvin.

Setiap Kelvin sesuai dengan 1/273.16 bagian suhu air tiga. Pada suhu ini, tiga fase air seimbang.

Skala Kelvin dan Skala Celcius dan Fahrenheit

Hubungan antara skala Kelvin dan Celcius adalah -dedondeando 273.16 hingga 273-:

TK = TºC + 273

Demikian pula, dengan penggantian hubungan antara skala Kelvin dan Fahrenheit diperoleh:

TK = 5 (tºf + 459.4)/9

Skala Rankine

Skala Rankine diusulkan oleh William Rankine, seorang insinyur yang lahir di Skotlandia (1820-1872). Perintis Revolusi Industri, memberikan kontribusi besar bagi termodinamika. Pada tahun 1859 ia mengusulkan skala suhu absolut, mengatur nol ke −459,67 ° F.

Pada skala ini ukuran derajatnya sama dengan pada skala Fahrenheit. Skala Rankine dilambangkan sebagai R dan seperti halnya skala Kelvin, nilainya tidak disebut derajat, tetapi Rankine.

Dapat melayani Anda: induktansi timbal balik: formula/koefisien, aplikasi, latihan

Dengan demikian:

0 k = 0 r = −459.67 ° F = - 273.15 ºC

Singkatnya, berikut adalah konversi yang diperlukan untuk pergi ke skala Rankine dari salah satu yang sudah dijelaskan:

Konversi Skala Suhu Rankine. Sumber: f. Zapata.

Skala Réaumur

Skala suhu lain yang sebelumnya digunakan adalah skala réaumur, yang dilambangkan sebagai derajat atau ºR. Saat ini tidak digunakan, meskipun banyak digunakan di Eropa sampai dipindahkan oleh skala Celcius.

Itu dibuat oleh René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757) sekitar 1731. Referensi adalah: 0 ° R untuk titik beku air dan 80 ° R untuk titik didih.

Seperti dapat dilihat, bertepatan dengan skala Celcius di nol, tetapi tentu saja tidak dalam nilai lain. Ini terkait dengan skala Celcius melalui:

Tºr= (4/5) TºC

Ada juga kesetaraan lainnya:

Tºr= (4/5) (TK - 273) = (4/9)(Tºf-32)= (4/5)(5.TR/9 -273) = (4/9) tR - 218.4

Latihan terpecahkan

Latihan 1

Temukan nilai numerik di mana skala Celcius bertepatan dengan skala Fahrenheit.

Larutan

Seperti yang telah kita lihat di bagian sebelumnya, skala ini tidak bertepatan, karena titik referensi berbeda; Namun dimungkinkan untuk menemukan nilai X, sedemikian rupa sehingga mewakili suhu yang sama pada kedua skala. Oleh karena itu persamaannya diambil:

TºC = (5/9). Tºf - (160/9) = (5tºf -160)/9

Dan karena suhu harus bertepatan, lalu TºC  = Tºf = x, Itu mengikuti itu:

x = (5x - 160)/9

9x = 5x -160

4x = -160

x = - 40

Kapan TºC  = -40 ºC, Juga Tºf = -40 ºF

Latihan 2

Uap yang keluar dari boiler berada pada suhu 610 ºR. Temukan suhu dalam derajat Fahrenheit dan dalam derajat Celcius.

Larutan

Kesetaraan yang ditemukan di bagian skala Réaumur digunakan, oleh karena itu: oleh karena itu: TºC=(5/4) Tºr = (5/4). 610 º C = 762.5 ºC.

Anda dapat mengubah nilai ini yang ditemukan untuk pindah ke derajat Fahrenheit, atau menggunakan konversi lain yang disebutkan:

Tºf = (9/5) tºC + 32 = (9/5) 762.5+ 32 ºC = 1404.5 ºF

Atau ini yang lain, yang memberikan hasil yang sama: Tºr = (4/9)(Tºf - 32)

Itu jelas: Tºf = (9/4) tºr + 32 = (9/4) 610 + 32 ºF = 1404.5 ºF.

Ringkasan konversi

Singkatnya, tabel berikut memfasilitasi konversi untuk semua skala yang dijelaskan:

Kotak konversi untuk skala suhu. Sumber: f. Zapata.

Referensi

  1. Skala suhu. Pulih dari: thales.Cica.adalah.
  2. Knight, r.  2017. Fisika untuk Ilmuwan dan Teknik: Pendekatan Strategi. Pearson.
  3. Tillery, b. 2012. Ilmu fisika. Bukit McGraw.
  4. Wikipedia. Kelas Celcius. Pulih dari: is.Wikipedia.org
  5. Wikipedia. Kelas Fahrenheit. Pulih dari: is.Wikipedia.org.
  6. Wikipedia. RANKINE. Pulih dari: is.Wikipedia.org.