V. Измерение температуры и ее регулирование
Температура - физическая величина, характеризующая степень нагретости вещества или системы. Допускают применение двух температурных шкал: термодинамической шкалы Кельвина и стоградусной шкалы Цельсия. За абсолюный нуль термодинамической температуры принят ОК.
Рис 87. Диаграмма состояния особо чистой воды: (Ттт - тройная точка; Ткип - температура кипения воды; Тм - температура плавления льда Ткр - критическая температура; Pкр критическое давление)
В температурной шкале Цельсия температура плавления чистого льда принята равной 0 oC, а температура кипения чистой воды при давлении в 101325 Па (1 атм, 760 мм рт. ст.) принята равной 100 °С. Размер кельвина и градуса Цельсия одинаков: изменение температуры на 1 oC эквивалентно изменению температуры на 1 К
Однако нулевые точки этих шкал отличаются на 273,15 oC поэтому
(Кельвин (Томсон) Уильям (IH24-1907) - английский физик. Цельсий Андрс (1701-1744) - шведский астроном. Свой термометр изобрел в 1742 г.)
В качестве реперной точки термодинамической шкапы температур выбрана температура тройной точки воды Тп (рис. 87). Ее можно легко экспериментально определить и воспроизвести в температурном интервале меньше милли-градуса. Координаты тройной точки: давление 611 Па, температура 273,160 К. Температура плавления льда (0 °С) ниже на 0,0100 °С температуры тройной точки воды и равна 273,150 К (см. рис. 87). Один Кельвин в термодинамической шкале температур равен 1/273,160 термодинамической температуры тройной точки особо чистой воды.
Кроме этих двух шкал в зарубежной справочной и технической литературе встречаются еще шкалы Ранкина, Реомюра и Фаренгейта. Для перевода температур, выраженных по шкалам Ранкина (tr3), Реомюра (tR) и Фаренгейта (tр), в температуру по шкале Цельсия применяют соотношения:
(5.1)
В шкале температур Фаренгейта за нуль температуры принята температура таяния смеси льда с NH4CI или NaCI, равная -32 F. В качестве второй точки была выбрана температура тела здорового человека, равная 96 F. По шкале Фаренгейта температура кипения воды при 1 атм, или 101325 Па, отвечает 212 F. В шкале температур Реомюра за нуль температуры принята температура таяния льда, но точке кипения воды при 101325 Па = 1 атм присвоено значение 80 °R. Интервал между этими точками разбит на 80 частей, и 1/80 часть представляет собой градус Реомюра.
(Ранкин Уильям Джон (1820-1872) - шотландский физик. Реомюр Рене Антуан Фершо (1683-1757) - французский естествоиспытатель. В 1730 г. изобрел спиртовой термометр. Фаренгейт Габриель Даниель (1686-1736) - голландский физик и стеклодув. Одним из первых стал изготовлять точные термометры.)
Измерения температур производят при помощи жидкостных газовых и паровых термометров, термопар, термисторов, пирометров различных типов, керамических пироскопов и кварцевых резонаторов.