Πώς μετατρέπετε τον Κελσίου στον Κελβήνο;

Τι είναι η θερμοκρασία;

Η θερμοκρασία είναι η ένταση του ζεστού ή κρύου του αντικειμένου. Η θερμοδυναμική θερμοκρασία μπορεί να οριστεί ως μέτρο κινητικής ενέργειας μορίων (ή ατόμων) του αντικειμένου. Γενικά, όσο γρηγορότερα κινούνται τα μόρια σε ένα αντικείμενο, τόσο υψηλότερη θα είναι η κινητική ενέργεια και η θερμοκρασία.

Μια άλλη προσέγγιση για τον ορισμό της θερμοκρασίας είναι η εξέταση δύο αντικειμένων που αποτελούνται από διαφορετικά μέταλλα (αγωγοί θερμότητας). Όταν αυτά τα αντικείμενα διατηρούνται σε επαφή για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, θα φτάσουν σε κατάσταση "θερμικής ισορροπίας". Η ισορροπία υποδηλώνει ότι τα αντικείμενα δεν μεταφέρουν πλέον καμία καθαρή (θερμότητα) ενέργεια μεταξύ τους. Θα λέγαμε τότε ότι τα δεδομένα δύο αντικείμενα είναι στην ίδια θερμοκρασία. Αυτή είναι η ιδιότητα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Όταν κρατάμε ένα θερμόμετρο σε επαφή με το αντικείμενο (η θερμοκρασία του οποίου πρόκειται να βρεθεί), η θερμοκρασία του αντικειμένου μπορεί να καθοριστεί όταν επιτευχθεί ισορροπία. Ωστόσο, για πολύ ζεστά, κινούμενα ή μακρινά αντικείμενα, χρησιμοποιούμε γενικά ένταση υπέρυθρης (θερμότητας) ακτινοβολίας για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Οι επιστήμονες έχουν επίσης αναπτύξει θερμόμετρα που λειτουργούν με τη μέτρηση της ταχύτητας του ήχου στο αέριο.

Ζυγαριές θερμοκρασίας

Τρεις συνήθως χρησιμοποιούμενες κλίμακες θερμοκρασίας είναι: Κελσίου (C), Fahrenheit (F) και Kelvin (K). Μια τέταρτη κλίμακα, το Rankine (R), χρησιμοποιείται για κάποιους μηχανικούς σκοπούς. Σε αυτή την κλίμακα, το μέγεθος βαθμού είναι το ίδιο με αυτό της κλίμακας Fahrenheit και το μηδέν του είναι στο απόλυτο μηδέν. Ο Κέλβιν είναι η βασική μονάδα θερμοκρασίας στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI).

Η Κλίμακα Κελσίου

Η κλίμακα Κελσίου επινοήθηκε από έναν Σουηδικό αστρονόμο, Anders Celsius. Σε αυτή την κλίμακα, η διαφορά μεταξύ των θερμοκρασιών των σημείων ψύξης και βρασμού νερού χωρίζεται σε 100 μονάδες ή βαθμούς. Το σημείο πήξης ρυθμίζεται στους 0 βαθμούς Κελσίου και το σημείο βρασμού ρυθμίζεται στους 100 βαθμούς Κελσίου, τόσο στην κανονική ατμοσφαιρική πίεση. Αυτή η κλίμακα συχνά αποκαλείται κλίμακα εκατοστών, επειδή το χάσμα μεταξύ των δύο καθορισμένων σημείων (σημεία κατάψυξης και τήξης του νερού) είναι 100 μοίρες.

Η κλίμακα Kelvin

Όταν τα υλικά ψύχονται, χάνουν τη θερμότητα και μειώνεται η θερμοκρασία τους. Θεωρητικά, μπορούμε να συνεχίσουμε να ψύξουμε ένα αντικείμενο μέχρις ότου δεν υπάρχει πλέον θερμότητα που να αφήνει έξω. Η θερμοκρασία σε αυτό το σημείο ονομάζεται απόλυτο μηδέν. Το μηδέν της κλίμακας Kelvin βρίσκεται σε αυτό το σημείο. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει θερμοκρασία κάτω από το απόλυτο μηδέν, η κλίμακα Kelvin δεν έχει αρνητικές θερμοκρασίες. Σε αυτή την κλίμακα, το σημείο πήξης του νερού είναι 273, 15 K και το σημείο βρασμού του είναι 373, 15 K.

Μετατροπή μεταξύ Κελσίου και Κελβίνου

Και στις κλίμακες Kelvin και Celsius, η διαφορά μεταξύ του σημείου πήξης του νερού και του σημείου ζέσεώς του είναι 100 μονάδες. Επομένως, μπορούμε να πούμε 1 K = 1 βαθμούς Κελσίου. Ωστόσο, τα σημεία εκκίνησης και των δύο κλιμάκων είναι διαφορετικά. Η κλίμακα Kelvin ξεκινά με απόλυτο μηδέν και σε αυτή την κλίμακα το νερό παγώνει στα 273, 15 K. Από την άλλη πλευρά, στην κλίμακα Κελσίου, το μηδέν (0 βαθμοί Κελσίου) τίθεται στο σημείο πήξης του νερού. Για την εξίσωση των δύο ζυγών, λέμε, Σημείο πήξης νερού = 273 Κ = 0 βαθμοί Κελσίου. Δηλαδή, Κ = C + 273, 15 ή C = Κ - 273, 15.