Какая температура тела человека в кельвинах
Битермометр со шкалами, градуированными в градусах Цельсия (левая шкала) и кельвинах (правая шкала).
Ке́львин (русское обозначение: К; международное: K) — единица термодинамической температуры в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ. Предложена в 1848 году. Определяется через значение постоянной Больцмана: 1,380649 × 10-23 Дж / К. До 2019 года определялся как 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды[1]. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём.
Пересчёт в градусы Цельсия:
(температура тройной точки воды +0,01 °C).
Единица названа в честь английского физика Уильяма Томсона, которому было пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский из Айршира. В свою очередь, это звание пошло от реки Кельвин[en], протекающей через территорию университета Глазго.
До 1968 года кельвин официально именовался градусом Кельвина[2].
История[править | править код]
1848[править | править код]
Уильям Томсон (лорд Кельвин)
Уильям Томсон, будущий лорд Кельвин, в своей работе «Об абсолютной термометрической шкале» («On an Absolute Thermometric Scale») пишет о необходимости шкалы, нулевая точка которой будет соответствовать предельной степени холода (абсолютному нулю), а ценой деления будет градус Цельсия[3]. Эта абсолютная шкала на сегодняшний день известна как термодинамическая шкала Кельвина. Значение «минус 273» было получено как обратное от 0,00366 — коэффициента расширения газа на градус Цельсия.
1954[править | править код]
Третья резолюция Х Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) дала шкале Кельвина современное определение, взяв температуру тройной точки воды в качестве второй опорной точки и приняв, что её значение составляет ровно 273,16 кельвина («градуса Кельвина» в терминологии того времени)[4].
1967/1968[править | править код]
В соответствии с третьей резолюцией XIII Генеральной конференции по мерам и весам единица измерения термодинамической шкалы была переименована в «кельвин», а обозначением стал «К» (ранее единица называлась «градус Кельвина», её обозначением был «°K»). Кроме того величина единицы была определена более явно — как равная 1/273,16 тройной точки воды[5].
2005[править | править код]
В обязательном Техническом приложении к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90 Консультативный комитет по термометрии установил требования к изотопному составу воды при реализации температуры тройной точки воды[6]. Международный комитет мер и весов подтвердил, что определение кельвина относится к воде, чей изотопный состав определён следующими соотношениями:
- 0,000 155 76 моля 2H на один моль 1Н
- 0,000 379 9 моля 17О на один моль 16О
- 0,002 005 2 моля 18О на один моль 16О[7].
2018[править | править код]
На 26-й генеральной конференции по мерам и весам была принята резолюция о значительном переопределении основных единиц СИ, которое, в частности включало в себя переопределение кельвина через значение постоянной Больцмана, которая равна 1,380649 × 10-23 Дж / К.
Произошедшее переопределение[править | править код]
Недостатком старого определения кельвина являлось то, что при практической реализации величина кельвина оказывалась зависящей от чистоты и изотопного состава используемой воды. Исходя из стремления устранить этот недостаток, XXIV ГКМВ, состоявшаяся 17—21 октября 2011 года, приняла резолюцию[8], в которой, в частности, было предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить кельвин, связав его величину со значением постоянной Больцмана. При этом предполагалось, что значение постоянной Больцмана будет зафиксировано, то есть будет считаться определённым точно. В связи с этим в резолюции XXIV ГКМВ по поводу кельвина сформулировано[8]:
Кельвин останется единицей термодинамической температуры; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Больцмана равным в точности 1,380 6X⋅10−23, когда она выражена единицей СИ м2·кг·с−2·К−1, что эквивалентно Дж·К−1.
Таким образом, стало выполняться точное равенство k=1,380 6X⋅10−23 Дж/К[9]. Следствием этого явилось то, что кельвин стал равным изменению температуры, которое приводит к изменению энергии, приходящейся на одну степень свободы на k⁄2, то есть на ½⋅1,380 6X⋅10−23 Дж.
В своей резолюции XXIV ГКМВ отметила также, что непосредственно после переопределения кельвина температура тройной точки воды останется равной 273,16 К, но при этом её значение приобретёт погрешность и в дальнейшем будет определяться экспериментально[8].
XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ, включающей переопределение кельвина, и наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую редакцию Международной системы единиц (СИ) обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ в том же году[10].
Кратные и дольные единицы[править | править код]
В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI, англ. The SI Brochure), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ), десятичные кратные и дольные единицы кельвина образуются с помощью стандартных приставок СИ[11]. «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации, предусматривает использование в РФ тех же приставок, но переведённых на русский язык[12].
| Кратные | Дольные | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
| 101 К | декакельвин | даК | daK | 10−1 К | децикельвин | дК | dK |
| 102 К | гектокельвин | гК | hK | 10−2 К | сантикельвин | сК | cK |
| 103 К | килокельвин | кК | kK | 10−3 К | милликельвин | мК | mK |
| 106 К | мегакельвин | МК | MK | 10−6 К | микрокельвин | мкК | µK |
| 109 К | гигакельвин | ГК | GK | 10−9 К | нанокельвин | нК | nK |
| 1012 К | теракельвин | ТК | TK | 10−12 К | пикокельвин | пК | pK |
| 1015 К | петакельвин | ПК | PK | 10−15 К | фемтокельвин | фК | fK |
| 1018 К | эксакельвин | ЭК | EK | 10−18 К | аттокельвин | аК | aK |
| 1021 К | зеттакельвин | ЗК | ZK | 10−21 К | зептокельвин | зК | zK |
| 1024 К | иоттакельвин | ИК | YK | 10−24 К | иоктокельвин | иК | yK |
| применять не рекомендуется | |||||||
Диаграмма перевода температур[править | править код]
Цветовая температура[править | править код]
Кельвин также применяется для измерения цветовой температуры, характеризующей ход интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне. Цветовая температура определяется как температура абсолютно чёрного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового тона, что и рассматриваемое излучение[13].
Примеры цветовой температуры различных источников света:
- 1500—2000 К — свет пламени свечи;
- 2800 К — лампа накаливания 100 Вт (вакуумная лампа);
- 3400 К — солнце у горизонта;
- 3500 К — люминесцентная лампа белого света;
- 6500 К — стандартный источник дневного белого света, близкий к полуденному солнечному свету;
- 9500 К — синее безоблачное небо на северной стороне перед восходом Солнца;
- 20000 К — синее небо в полярных широтах.
Юникод[править | править код]
Символ кельвина в Юникоде находится в диапазоне «буквоподобных символов» и кодируется как U+212A K KELVIN SIGN (HTML-символ — K).
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Определение Кельвина в BIPM (англ.)
- Bureau International des Poids et Mesures. The International System of Units (SI) Brochure (неопр.). — International Committee for Weights and Measures, 2006. — Т. 8th Edition.
- OnlineConversion.com – Convert different temperature units (Celsius, Fahrenheit, Rankine, Réaumur, kelvin)
Источник
Какая нормальная температура человеческого тела? Большинство людей ответит 36,6, в Америке вам скажут, что 97,8, а может быть еще 309 градусов или 29,2. Почему такая разница и как правильно измерять температуру? Все перечисленные измерения правильные. Сделать перевод из одной системы в другую вам поможет наш Конвертер температур.
Как использовать конвертер температур
Существуют разные способы для определения температуры. Это шкалы
- Цельсия (°C),
- Фаренгейта (°F),
- Кельвина (K),
- Реомюра (°R).
Два первых метода нам хорошо известны. Градусами по Цельсию пользуются практически во всем мире, в том числе и в России. По Фаренгейту, в основном, в США. Измерением температуры в градусах по Кельвину пользуются в научных кругах. А вот шкалу Реомюра почти не используют.
С помощью конвертера вы легко переведете значения температуры из одной системы измерения в другую, в любой комбинации:
- Цельсий — Фаренгейт,
- Цельсий — Кельвин,
- Цельсий — Реомюр,
- Фаренгейт — Кельвин,
- Фаренгейт — Реомюр,
- Кельвин — Реомюр.
Для этого надо ввести градусы и выбрать нужную систему, после этого нажать на кнопку «Перевести».
Пригодится такой калькулятор даже для приготовления любимого кофе-американо, ведь температура приготовления сильно влияет на вкус.
Наглядно продемонстрировать соотношение разных температурных шкал поможет диаграмма — конвертер температур.
Кто изобрел термометр
Сегодня, большинство из нас, просыпаясь утром, первым делом смотрит на термометр. Это помогает нам в повседневной жизни. Исходя из прогноза, планируем свободное время и соответственно одеваемся. Когда мы слышим от синоптиков, что лето было самым теплым в Европе за последние 300 лет, то, вполне логично, возникает вопрос — как измеряли температуру, когда не было термометра.
С давних времен люди определяли тепловое состояние воздуха и предметов вокруг них. Изначально это ограничивалось утверждениями: тепло, холодно, жарко. С развитием ремесел и промышленности возникла необходимость в более точном способе определения температуры.
Для этого стали использовать физические явления материалов, одно свойство которых сильно зависит от температуры, а другие остаются неизменными. Так, например, в жидкостных термометрах использовалась закономерность теплового расширения жидкостей.
Термоскопы
Первый термометр, а точнее термоскоп, был описан еще в 210 г. до н.э. греком — Филоном Византийским, а чуть позже — Героном Александрийским. Это был прибор, позволяющий определять разность температур тел. Принцип его работы был основан на использовании явления теплового расширения газов. Устройство представляло собой запаянную с одной стороны трубку, открытый конец которой погружали в сосуд, наполненный жидкостью (вином или уксусом). В приборе не было шкалы, а только два подвижных кольца на трубке, позволяющих отмечать изменения температуры.
Около 1600 года к идее термоскопа вернулся Галилей. Хотя во многих источниках он упоминается как изобретатель термометра (термоскоп со шкалой), ни одно из описаний прибора Галилея не содержит информации о шкале.
Первые термометры появились в 16 веке, над их созданием работали известные ученые того времени, но единого стандарта для измерения температуры не существовало. Отправными точками были температура тела человека, животных, самая высокая / самая низкая температура в данной стране и т. д. Каждая по-своему.
Термометры также не были стандартизированы. Использовались разные жидкости и мерные сосуды. Таким образом, с научной точки зрения, такие показания были бесполезны, поскольку их нельзя было воспроизвести где-либо еще. Необходимо было изобрести устройство, которое могло показывать точные результаты независимо от условий.
Термометр Габриэля Фаренгейта (°F)
Точный термометр разработал и внедрил в производство польский ученый Габриэль Даниэль Фаренгейт. Это было его величайшим достижением. Он первым преодолел все технические трудности и в 1709 году создал спиртовые термометры, а затем (около 1714 года) ртутные. Последние сегодня широко используются в несколько измененном виде.
Принцип работы градусника основан на законе расширения вещества при нагревании. Измерительный прибор представляет собой узкую стеклянную трубку с колбочкой на дне. Резервуар заполнен жидкостью, например, ртутью. При нагревании жидкость расширяется и поднимается по трубке вверх. Показатели можно увидеть на столбике или рядом с ним.
Фаренгейт разработал метод измерения температуры теоретически и внедрил на практике. Калибровка проводилась на основе трех фиксированных точек. Дольше всего ученый экспериментировал со шкалой, для ее создания потребовалось три года.
Еще в 1701 году великий физик Исаак Ньютон предложил две пороговые точки для шкалы термометра — момент замерзания и кипения воды. Эта идея была взята Фаренгейтом за основу.
Изначально, в своих градусниках Фаренгейт использовал 12-балльную шкалу Ньютона, где
- 0 градусов — температура таяния снега,
- 12 градусов — температура тела здорового человека.
В 1715 году ученый изменил шкалу, взяв
- 0 — температуру плавления смеси аммония и льда (это была самая низкая температура, которую он мог достичь).
- 96 — температура тела здорового человека.
- 212 — точка кипения воды.
Около 1715 года Фаренгейт первым в мире использовал ртуть в термометрах и разработал эффективную технику заполнения ею хрупких стеклянных устройств. Он относился к этому как к своей коммерческой тайне и в течение 18 лет, почти до самой смерти, никому ее не раскрывал.
Шкала Фаренгейта — самая старая из всех известных. Она до сих пор используется в Америке и некоторых других странах. Чтобы адаптировать ее к европейским стандартам надо использовать конвертер температур.
Температура по Цельсию (°C)
Хотя градусник Фаренгейта стал настоящим прорывом в измерении температуры, сегодня, почти во всем мире, пользуются шкалой шведского ученого Андерса Цельсия. В 1742 году он предложил свою версию термометра с двумя пороговыми точками — таяние снега и закипание воды. Для удобства вычислений он сделал между ними градацию в 100 делений.
В ежегодном издании Шведской королевской академии наук был опубликован отчет ученого «Наблюдения за двумя фиксированными точками на градуснике «. В нем Цельсий писал о своих экспериментах и приводил аргументы в пользу выбранных им точек. Два года, все зимние месяцы, он проверял, действительно ли показания термометра и тающего на улице снега совпадают.
Предложенный Цельсием температурный режим был полностью противоположный тому, который мы используем сегодня. Он присвоил переходу воды из твердого состояния в жидкое температуру 100 градусов, а кипящей — ноль.
Привычная нам шкала градусника появилась в 1750 году, уже после смерти Андерса Цельсия (1744 г). Его соотечественники, ученый астроном Мортен Штремер и известный ботаник Карл Линней, «перевернули» шкалу. Таким образом, точка кипения воды стала 100 градусов, а лед тает при ноле. В таком виде мы используем ее и сегодня, спустя 250 лет.
Шкала Кельвина (К)
Это абсолютная термометрическая шкала. Нулевая точка на ней — самая низкая теоретически возможная температура, которую может иметь тело. То есть температура, при которой (согласно классической физике) прекращаются все колебания частиц. Достичь ее практически невозможно — она была рассчитана на основе формулы, которая ставит температуру в зависимость от кинетической энергии в идеальных газах. Вывел эту формулу Уильям Томсон лорд Кельвин. В его честь названы шкала температуры и единица измерения.
Обратите внимание, что при выражении температуры по шкале Кельвина, в отличие от шкал Цельсия и Фаренгейта, символ градуса (°) — не используется.
Температура 0 K равна -273,15 °C. Поскольку шкала Кельвина основана на шкале Цельсия, а градация одинакова в обоих случаях, температура в К получается путем добавления константы 273,15 к числу, выраженному в °C. Быстро перевести из одной системы в другую поможет конвертер температур.
В настоящее время шкала Кельвина используется в науке и технике. Это основная единица в системе СИ.
Градусник Реомюра (°R)
Еще один термометр, которым пользовались в Центральной Европе до начала 20 века был разработан Реомюром в 1731 году. Он был французским ученым, жившим в 1683-1757 годах. В первую очередь, он изучал жизнь насекомых, но стал известным как изобретатель шкалы Реомюра. Ее особенностью было то, что точка таяния льда соответствует 0 (как по Цельсию), а точка кипения воды составляет 80 °R (100 °C). Поэтому 1 °C соответствует 0,8 °R.
Реомюр был первым, кто предложил такую шкалу. Это было в 1730 году. «Рабочей» жидкостью в его термометре был разбавленный спирт (этанол). Он показывал изменения температуры лучше, чем ртуть, потому что расширялся быстрее. Термометр имел градуированную трубку, в которой каждый градус составлял одну тысячную объема, содержащегося в сосуде, вплоть до нуля.
Градусник Реомюра, широко использовалась в Европе, в основном во Франции, Германии и России; Примерно в 1790 году французы выбрали термометр Цельсия, но в некоторых частях Европы этого не произошло до середины 19 века.
Интересен факт, что некоторые итальянские и швейцарские фабрики до сих пор используют этот термометр при производстве сыра. А в Нидерландах — для приготовления десертов.
До наших дней сохранился оригинал градусника, который вы можете увидеть на фото. На нем видна четкая надпись — Рене Антуан Фершо де Реомюр и градуировка от 0 до 40. Прибор с круглой ручкой имеет длину 10,3 см и диаметр 1 см. Внутри находится стеклянный «поршень» с плоским концом внутри корпуса — он использовался для обозначения шкалы.
Что представляет собой термин «температура», как ее измерять и зачем нужен конвертер температур вы узнаете из видео.
.
Источник
Самой известной температурной шкалой в большинстве стран мира с XVIII века служила шкала измерения градусного режима по Цельсию (оС). Другая температурная шкала, предложенная в XIX веке, внесла уточнения в шкалу по Цельсию и стала самой точной системой определения сверхнизких температур. Новая шкала выявила некую постоянную величину термодинамической точки воды, которую назвали «кельвин» (К).
Однако даже с дополнениями и уточнениями по Кельвину, в современном мире пользуются в основном системой определения градусов по Цельсию. Хотя, в США или на Ямайке, использовали в старые времена и придерживаются до сих пор показателей ещё одной шкалы определения температур, предложенной Фаренгейтом.
Измерения по Цельсию
Система измерения температурного градуса по Цельсию взяла своё название по имени Андерса Цельсия, шведского физика, разработавшего в 1742 году шкалу измерения температур. Учёный предположил, что такие физические процессы, как закипание воды, или таяние льда, напрямую зависят от давления в окружающей атмосфере. Это затрудняло исследования по определению точных показаний.
Шкала по Цельсию имела диапазон от 0 до 100 градусов со знаком «+», который продолжается вниз или вверх до бесконечности. Это являлось проблемой для точного измерения величин, поскольку известно, что ниже +4 °C вода имеет свойство расширяться и при дальнейшем понижении температуры даёт неправильные показания градусных значений.
Пересмотрена и модернизирована шкала температур по Цельсию была лишь после одобрения научным миром разработок физика Уильяма Томсона (Кельвина). Именно тогда была представлена постоянная температурная величина и принято определение, что 1 градус Цельсия равен 274,15 Кельвинам.
Температура в Кельвинах
Такое название дано новой температурной единице по имени англичанина У. Томсона, впоследствии за неоценимые заслуги в развитии физики, получившего звание лорда Кельвина Ларгского. Им в 1848 году была предложена градусная единица для расчёта показаний температур в таком виде:
1 кельвин = 1/273,16 части температуры тройной точки воды.
По новой шкале отсчёт температуры начинается с абсолютного нуля. Под абсолютным нулём понимается состояние, равное величине минимальной внутренней энергии тела. Приведённое тождество можно охарактеризовать иначе:
1 К = 1/273,16 расстояния от абсолютного нуля до точки воды.
Тройная точка воды – это состояние равновесия пара, воды и льда. Абсолютный ноль по Томсону (0 К), это точка температуры, при которой прекращается движение молекул, газы не имеют никакого объёма, и называется такое их состояние – состоянием идеального холода. Достичь абсолютного нуля невозможно, но, благодаря расчётам учёного, удалось максимально к этому приблизиться. Весь смысл научных трудов сводился к тому, что вести подсчёты по такой шкале, где началом служит постоянная величина, принятая за абсолютный нуль, гораздо проще.
В новой шкале отсутствуют отрицательные величины. 0 К считается самой низкой температурой, которая возможна на Земле. Так, с точки зрения физиков и математиков, легче вычислять температуры, усреднять значения или выводить взаимоотношения плюсовых и минусовых градусов. Однако, когда речь идёт о значениях температур, представленных в Кельвинах, термин «градусы» не используют, ведь по шкале Томпсона значения определяются не градусами, а «абсолютной температурой».
Сравнение двух температурных величин
Принятая абсолютная температурная величина 0 К взята за начало отсчёта по шкале Кельвина. Вплоть до 1968 г. новая мера градусной величины именовалась «градусом Кельвина», по подобию с «градусом Цельсия». Впоследствии научное сообщество, во главе с Генеральной комиссией, ответственной за обозначения мер и весов, официально переименовала температурную единицу в «кельвин», с сокращённым обозначением «К» и относительной величиной к Цельсию (оС) равной: С/К = 1/274,15.
Существующая шкала температур Кельвина применяется чаще в научном мире, в химии, математике и физике, в частности – термодинамике. Далеко не всем понятно определение, что под К понимается термодинамическая температура тройной точки воды. И если простому обывателю знания температурных режимов необходимы на уровне погоды или приготовления пищи, то учёные используют в своих экспериментах ту систему, которая для конкретной работы представляется наиболее удобной.
Изучение технических определений, использующих данные шкалы Кельвина, введено в программу физико-математических вузов, или применяется для школьных классов с углублённым изучением данных предметов. Температурная шкала Кельвина как раз является более рациональной, нежели общераспространённая шкала Цельсия, при таких случаях, как, например, измерение цветовой температуры в лампах накаливания, осветительных приборах профессионального назначения (можно встретить обозначения 3000K; 6000K на фотокамерах, что говорит о яркости, качестве, др. температурных характеристиках прибора).
Как перевести значения
Теперь, зная выведенные постоянные величины, переводить Кельвины в Цельсии и наоборот достаточно просто. Для этого нужно всего лишь к показанию градусов Цельсия добавить постоянную Кельвина.
Пример 1:
- температура замерзания воды 0 оС;
- по шкале Томпсона (Кельвина) 0 оС – это 273,16 К;
- температура замерзания воды в «кельвинах» будет 273,16 К.
Пример 2:
- температура кипения воды равна 100 градусов по Цельсию (t =100 оС);
- 100 + 273,16 = 373,16;
- температура кипения воды в «кельвинах» равна 373,16 К.
Пример 3:
Нужно перевести 100 К в оС.
Если необходимо выполнить перевод «кельвинов» в градусы Цельсия, то надо из величины, взятой по шкале Томпсона (Кельвина), вычесть величину абсолютного нуля, равную 273,16.
- 100–273,16 = -173,16.
- 100 К = -173,16оС.
Абсолютный нуль по Кельвину в переводе на шкалу Цельсия равен:
- 0 К = -273,16 оС.
Измерения по Фаренгейту
Конвертацию значений из Фаренгейта в градусы Цельсия можно осуществить по несложным правилам, учитывая тот факт, что точка замерзания по Цельсию на 32 единицы ниже, чем по Фаренгейту.
Пример:
- 1°F = (1–32) * 0,55555 = – 17 °C;
- 10°F = (10–32) * 0,55555 = – 12 °C;
- 32°F = (32–32) * 0,55555 = 0 °C;
- 50°F = (50–32) * 0,55555 = +10 °C;
- и т. д.
Однако, при обратной конвертации из Цельсия в Фаренгейты, расчёты по приведённой системе будут неточными, поэтому лучше прибегнуть к разработанной Фаренгейтом таблице. А также можно воспользоваться онлайн-калькулятором, размещённым на любом тематическом сайте. Показатели принятой таблицы перевода величин и расчётные данные по онлайн-калькулятору выглядят так:
- 00С = 32 F;
- 10С = 33,80F;
- 100С = 500F;
- 1000С = 2120F.
Источник