Температура в физике: в чем измеряется

Температура — одна из основных физических величин, которая характеризует степень нагретости вещества. Измерение температуры является неотъемлемой частью многих научных и технических процессов. В физике температура обычно измеряется в градусах по шкале Кельвина, но также могут использоваться шкалы Цельсия и Фаренгейта.

Основными единицами измерения температуры являются градус Кельвина (K), градус Цельсия (°C) и градус Фаренгейта (°F). Шкала Кельвина основана на молекулярном движении и имеет абсолютный ноль температуры, при котором все молекулы перемещаются с минимальной энергией. Шкала Цельсия основана на температуре плавления и кипения воды и имеет фиксированные точки 0 °C и 100 °C. Шкала Фаренгейта также основана на температуре плавления и кипения воды, но имеет другие фиксированные точки 32 °F и 212 °F.

Измерение температуры осуществляется с помощью различных приборов, таких как термометры и пирометры. Термометры измеряют температуру вещества путем измерения изменения свойств материала, например, объема жидкости в термометре. Пирометры, в свою очередь, используются для измерения температуры отдаленных и высоких объектов и основаны на измерении инфракрасного излучения объекта.

Температура в физике: как измеряется?

Для измерения температуры в физике используются различные шкалы и единицы измерения. Наиболее распространенными шкалами являются Цельсия (°C), Кельвина (K) и Фаренгейта (°F). Каждая шкала имеет свою систему отсчета и привязана к определенным точкам.

На шкале Цельсия, нулевая точка соответствует плавлению льда, а 100°С — кипению воды при атмосферном давлении. На шкале Кельвина, абсолютный ноль соответствует наименьшей достижимой температуре, при которой все молекулярные движения прекращаются. На шкале Фаренгейта, нулевая точка соответствует температуре, которая по их представлениям является нижней границей замерзания соленой воды, а 100°Ф — температуре человеческого тела.

В физике также используются различные способы измерения температуры. Одним из них является измерение с использованием термометров, которые основаны на определенных физических принципах. Например, ртутные термометры используют расширение ртути в стеклянной трубке в зависимости от изменения температуры. Электронные термометры измеряют изменение электрического сопротивления или напряжения в зависимости от температуры.

Температура важна не только для научных и технических исследований, но и для контроля в различных отраслях производства, медицине, погоде и других сферах. Правильное измерение и контроль температуры позволяют оптимизировать процессы, обеспечить безопасность и качество продукции.

Единицы измерения температуры

Одной из наиболее распространенных и привычных единиц измерения температуры является Цельсий (°C). Шкала Цельсия основана на делении интервала между температурой плавления и замерзания воды на 100 равных частей, где 0 °C соответствует точке замерзания воды, а 100 °C — точке ее кипения при атмосферном давлении. Таким образом, в повседневной жизни мы часто используем шкалу Цельсия для измерения температуры окружающей среды, температуры тела и многих других объектов.

Кельвин (K) — это другая распространенная единица измерения температуры. Эта шкала абсолютных температур, где ноль абсолютного нуля (-273,15 °C) соответствует самой низкой температуре, которая может существовать. Кельвин часто используется в научных исследованиях и в различных технических расчетах. Для перевода температуры из шкалы Цельсия в Кельвин используется следующая формула: K = °C + 273,15.

В США и некоторых других странах распространена шкала Фаренгейта (°F). Шкала Фаренгейта основана на делении интервала между температурой плавления и замерзания льда на 180 равных частей, где 32 °F соответствует точке замерзания воды, а 212 °F — точке ее кипения при атмосферном давлении. Шкала Фаренгейта все еще используется в некоторых областях США и для определенных технических расчетов.

При работе с различными физическими явлениями и экспериментами часто используются и другие радиационно-физические шкалы, такие как Ранкиновская, Ньютона и др., которые учитывают физические особенности измеряемых объектов и специфику эксперимента.

Принципы измерения температуры

Один из таких принципов измерения температуры основан на использовании термоэлементов. Термоэлемент состоит из двух проводников различных материалов, которые объединены в области измерения температуры. При нагревании или охлаждении термоэлемента возникает разность температур на его концах, что приводит к возникновению ЭДС (электродвижущей силы) в цепи. По величине ЭДС можно определить температуру объекта.

Другой принцип измерения температуры основан на использовании термопары. Термопара состоит из двух проводников разных материалов, соединенных в рабочей точке. При нагревании или охлаждении термопары возникает разность температур, что приводит к возникновению термоэлектрической ЭДС. По величине ЭДС можно определить температуру объекта.

Также измерение температуры может быть основано на использовании термодатчиков сопротивления. Наиболее распространенным типом термодатчиков сопротивления является платиновый термометр, который основан на известной зависимости между электрическим сопротивлением и температурой материала. Меряя сопротивление платинового термометра, можно определить температуру объекта.

Измерение температуры можно осуществлять также с использованием инфракрасных излучений. Инфракрасные термометры измеряют инфракрасное излучение, испускаемое объектом, и по этому излучению определяют его температуру. Данный метод широко применяется, например, для измерения температуры тел в металлургии, медицине и других отраслях промышленности.