Όλοι γνωρίζουν ότι η θερμοκρασία μετριέται σε βαθμούς Κελσίου. Οι άνθρωποι που είναι εξοικειωμένοι με τη φυσική γνωρίζουν ότι η διεθνής μονάδα αυτής της ποσότητας είναι το Κέλβιν. Η ιστορική εξέλιξη της έννοιας της θερμοκρασίας και των αντίστοιχων οργάνων για τον προσδιορισμό της έχει οδηγήσει στο γεγονός ότι προς το παρόν χρησιμοποιούμε άλλα μετρικά συστήματα από τους προγόνους μας. Το άρθρο συζητά τα ερωτήματα: τι είναι ο βαθμός Réaumur, πότε χρησιμοποιήθηκε και πώς σχετίζεται με τις γενικά αποδεκτές κλίμακες για τη μέτρηση της θερμοκρασίας.
Rene Antoine Réaumur
Πριν εξετάσετε την κλίμακα Réaumur για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας των γύρω σωμάτων, σκεφτείτε την προσωπικότητα του δημιουργού της.
Ο Rene Réaumur γεννήθηκε στις 28 Φεβρουαρίου 1683 στη γαλλική πόλη La Rochelle. Άρχισε να δείχνει αγάπη για την επιστημονική έρευνα του γύρω κόσμου από την πρώιμη παιδική ηλικία. Ο Ρενέ ενδιαφερόταν για τη φυσική, τα μαθηματικά,αστρονομία, νόμος, φιλοσοφία, βιολογία, μεταλλουργία, γλώσσες και πολλοί άλλοι κλάδοι.
Σε ηλικία 25 ετών γίνεται μέλος της Γαλλικής Ακαδημίας Επιστημών και αμέσως αρχίζει να αναθέτει την υλοποίηση σοβαρών επιστημονικών έργων σε εθνική κλίμακα. Ως μέλος της Ακαδημίας Επιστημών, ο Réaumur εξέδιδε μια επιστημονική εργασία κάθε χρόνο για 50 χρόνια. Πολλά από τα έργα του για τη μελέτη των εντόμων, καθώς και για τη μελέτη των ιδιοτήτων των μετάλλων, μεταφράστηκαν στα αγγλικά και στα γερμανικά. Οι σύγχρονοί του τον αποκαλούσαν Πλίνιο του 18ου αιώνα.
Ο επιστήμονας πέθανε σε ηλικία 74 ετών ως αποτέλεσμα πτώσης από άλογο κατά τη διάρκεια μιας από τις βόλτες με άλογο. Μετά τον εαυτό του, ο Réaumur άφησε επιστημονικά χειρόγραφα που καταλάμβαναν 138 φακέλους.
Άνοιγμα νέας κλίμακας θερμοκρασίας
Στις αρχές του 18ου αιώνα, δεν υπήρχε γενικά αποδεκτή κλίμακα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας των σωμάτων στον κόσμο. Το 1731, ως αποτέλεσμα θερμοδυναμικών πειραμάτων, ο Rene Reaumur πρότεινε τη χρήση μιας κλίμακας θερμοκρασίας, η οποία άρχισε να φέρει το επώνυμό του. Αυτή η κλίμακα χρησιμοποιείται για περισσότερα από 100 χρόνια στις κορυφαίες χώρες της Ευρώπης, ιδίως στη Γαλλία, τη Γερμανία και τη Ρωσία. Τελικά αντικαταστάθηκε από την κλίμακα Κελσίου, η οποία εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα.
Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ο Réaumur πρότεινε να χρησιμοποιηθεί η κλίμακα του 11 χρόνια πριν το κάνει ο Κελσίου.
Πειράματα που οδήγησαν στην εφεύρεση της κλίμακας Réaumur
Τα πειράματα που ενέπνευσαν τον επιστήμονα να εφεύρει μια νέα κλίμακα είναι πολύ απλά. Είναι οι εξής: ο Réaumur έθεσε ως στόχο να μετρήσει τη θερμοκρασία μετάβασης μεταξύ των καταστάσεων συσσωμάτωσης ενός ζωτικού υγρού για τον άνθρωπο - του νερού, δηλαδή, να καθορίσει πότε αρχίζει να κρυσταλλώνεται με το σχηματισμό πάγου και πότε αρχίζει να βράζει και μετατρέπεται σε ατμό. Για το σκοπό αυτό, ο επιστήμονας αποφάσισε να χρησιμοποιήσει ένα θερμόμετρο αλκοόλης, το οποίο σχεδίασε ο ίδιος.
Το θερμόμετρο του Reaumur ήταν ένας γυάλινος σωλήνας, ύψους περίπου 1,5 μέτρου, ο οποίος επεκτεινόταν στη βάση σε ένα δοχείο με διάμετρο περίπου 10 εκ. Ο σωλήνας ήταν γεμάτος με ένα μείγμα αιθυλικής αλκοόλης και νερού και σφραγίστηκε και στα δύο άκρα. Ήταν το μείγμα αλκοόλης που επιλέχθηκε ως το λειτουργικό ρευστό επειδή αυτή η αλκοολική ουσία έχει 4 φορές μεγαλύτερο συντελεστή θερμικής διαστολής από το νερό. Το τελευταίο γεγονός σημαίνει ότι το επίπεδο της στήλης αλκοόλης είναι πολύ ευαίσθητο στις αλλαγές θερμοκρασίας, επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ακριβή μέτρηση της εν λόγω ποσότητας.
Ρυθμίζοντας τη στάθμη της στήλης οινοπνεύματος στο θερμόμετρο στους 0 βαθμούς όταν η βάση της χαμηλώνεται σε πάγο που λιώνει, ο Réaumur μέτρησε αυτή την τιμή τοποθετώντας τη συσκευή σε βραστό νερό. Ο επιστήμονας παρατήρησε ότι αν το αρχικό ύψος της στήλης αλκοόλ είναι 1000 μονάδες, τότε η τελική της τιμή είναι 1080 μονάδες. Τον αριθμό 80, ως τη διαφορά μεταξύ των θερμών και ψυχρών επιπέδων μιας στήλης σε ένα θερμόμετρο, ο Réaumur έβαλε στη βάση της κλίμακας θερμοκρασίας του.
οκταδική κλίμακα
Όπως ειπώθηκε, 0 βαθμοί στην κλίμακα Réaumur (°R) αντιστοιχούν στη θερμοκρασία τήξης (τήξης) του πάγου και 80 °R στο σημείο βρασμού του νερού. Σημαίνει,ότι η κλίμακα που προτείνει ο Γάλλος επιστήμονας είναι ογδόντα δεκαδική, γεγονός που τη διακρίνει από τις κλίμακες Κελσίου ή Κέλβιν, που βασίζονται στον αριθμό 100. Το τελευταίο γεγονός, προφανώς, οδήγησε στη σταδιακή μετατόπισή του από αυτές τις κλίμακες. Το σύστημα αριθμών μας είναι δεκαδικό, επομένως η χρήση αριθμών όπως το 10, το 100 κ.λπ. είναι πολύ πιο βολικό από τις ενδιάμεσες τιμές.
Σχέση με κλίμακες Κελσίου και Κέλβιν
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η θερμοκρασία Réaumur δεν χρησιμοποιείται σχεδόν πουθενά τώρα, ωστόσο, μερικές φορές χρησιμοποιείται κατά την παρασκευή σιροπιού ζάχαρης και στην παραγωγή καραμέλας. Επομένως, θα πρέπει να δοθούν οι τύποι για τη μετατροπή των βαθμών Reaumur σε Κελσίου και Kelvin. Αυτοί οι τύποι είναι οι εξής:
- C=1, 25R;
- K=1, 25R + 273, 15.
Στις παρουσιαζόμενες εκφράσεις R, C, K - βαθμοί Réaumur, Κελσίου και Kelvin, αντίστοιχα. Ο έλεγχος της ορθότητας του πρώτου τύπου είναι αρκετά απλός: αντικαθιστούμε σε αυτό την τιμή των 80 ° R, στην οποία βράζει το νερό. Τότε παίρνουμε: C \u003d 1, 2580 \u003d 100 ° C, που αντιστοιχεί ακριβώς στο σημείο βρασμού αυτού του υγρού υπό κανονικές συνθήκες στην κλίμακα που είναι γνωστή σε εμάς.
Επίσης, εδώ είναι οι αντίστροφοι τύποι για τη μετατροπή βαθμών Κελσίου και Kelvin σε Réaumur:
- R=0,8C;
- R=0,8K - 218,52.
Λάβετε υπόψη ότι οι μηδέν βαθμοί Réaumur συμπίπτουν με αυτήν τη θερμοκρασία Κελσίου.
Παράδειγμα επίλυσης προβλημάτων
Όπως φαίνεται από τους τύπους της προηγούμενης παραγράφου, η μετατροπή μεταξύ διαφορετικών κλιμάκων μέτρησηςη θερμοκρασία είναι αρκετά εύκολη. Ας λύσουμε ένα απλό πρόβλημα: «Στην κατασκευή της καραμέλας χρησιμοποιήθηκε ένα θερμόμετρο βαθμονομημένο σε βαθμούς Réaumur, το οποίο κατά την παρασκευή των γλυκών έδειχνε τιμή 123 ° R. Πόσους βαθμούς θα έδειχνε το θερμόμετρο αν ήταν βαθμονομημένο σε η κλίμακα Κελσίου;"
Χρησιμοποιώντας τον τύπο για τη μετατροπή των βαθμών Réaumur σε Κελσίου, παίρνουμε: C=1,25123=153,75 °C. Για την πληρότητα της λύσης, μεταφράζουμε επίσης αυτούς τους βαθμούς σε τιμή Kelvin, παίρνουμε: K \u003d 1,25123 + 273, 15 \u003d 426,9 °K.
