Измерение температуры в градусах Цельсия, Фаренгейта и Кельвинах, перевод из одной системы в другую

Что такое абсолютный ноль?

Даже если вы не физик, вы наверняка знакомы с понятием температуры. Но если вам вдруг не повезло, выросли в лесу или на другой планете, вот краткий обзор.

Температура является мерой количества внутренней случайной энергии в материале. Слово «внутренний» очень важно. Бросьте снежок, и хотя основное движение будет довольно быстрым, снежок останется довольно холодным. С другой стороны, если вы посмотрите на молекулы воздуха, летающие по комнате, обычная молекула кислорода поджаривается со скоростью тысячи километров в час.

Мы склонны молчать, когда речь заходит о технических деталях, поэтому для экспертов отметим, что температура немного сложнее, чем мы сказали. Истинное определение температуры — это то, сколько энергии вам нужно использовать для каждой единицы энтропии (беспорядок, если вам нужно более подходящее слово; подробнее об энтропии). Но давайте опустим тонкости и просто сосредоточимся на том факте, что случайные молекулы воздуха или воды во льду будут двигаться или вибрировать все медленнее и медленнее по мере снижения температуры.

Абсолютный ноль равен -273,15 градуса по Цельсию, -459,67 по Фаренгейту и всего 0 градусов по Кельвину. Это точка, в которой тепловое движение полностью прекращается.

Когда останавливаются молекулы и атомы?

В классическом взгляде на проблему все останавливается на абсолютном нуле, но именно в этот момент из-за угла выглядывает страшное рыло квантовой механики. Одно из предсказаний квантовой механики, отравившее кровь немалому числу физиков, заключается в том, что вы никогда не сможете измерить точное положение или импульс частицы с полной уверенностью. Это известно как принцип неопределенности Гейзенберга.

Если бы вы могли охладить запечатанную комнату до абсолютного нуля, происходили бы странные вещи (подробнее об этом чуть позже). Давление воздуха упадет почти до нуля, а поскольку давление воздуха обычно противостоит силе тяжести, воздух схлопнется в очень тонкий слой на полу.

Но тем не менее, если вы сможете измерить отдельные молекулы, вы обнаружите нечто странное: они вибрируют и вращаются, довольно много — квантовая неопределенность в действии. Чтобы расставить все точки над i, если вы измерите вращение молекул углекислого газа при абсолютном нуле, вы обнаружите, что атомы кислорода вращаются вокруг углерода со скоростью несколько километров в час — намного быстрее, чем вы думали.

Разговор прекращается. Когда мы говорим о квантовом мире, движение теряет свое значение. В этих масштабах все определяется неопределенностью, так что дело не в том, что частицы стационарны, вы просто никогда не сможете измерить их так, как если бы они были стационарными.

Можно ли достичь абсолютного нуля градусов?

Погоня за абсолютным нулем сталкивается с теми же проблемами, что и погоня за скоростью света. Для достижения скорости света требуется бесконечное количество энергии, а для достижения абсолютного нуля требуется извлечение бесконечного количества тепла. Оба эти процесса невозможны, если что.

Несмотря на то, что мы еще не достигли фактического состояния абсолютного нуля, мы очень близки к нему (хотя «очень» в данном случае — очень расплывчатое понятие; как детская считалка: два, три, четыре, четыре и половинка, четыре на нитке, четыре на нитке, пять). Самая низкая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле, была в Антарктиде в 1983 году и составляла -89,15 градуса Цельсия (184 К).

Конечно, если вы хотите охладиться, как ребенок, вам придется нырнуть в глубины мира. Вся Вселенная залита остатками излучения Большого Взрыва, в самых пустых областях космоса — 2,73 градуса Кельвина, что немного холоднее температуры жидкого гелия, которую мы смогли получить на Земле столетие назад.

Но физики низких температур используют замораживающие лучи, чтобы вывести технологию на совершенно новый уровень. Вас может удивить, что замораживающие лучи принимают форму лазеров. Но как? Лазеры должны гореть.

Все верно, но у лазеров одна функция, можно даже сказать ультимативная: весь свет излучается на одной частоте. Обычные нейтральные атомы вообще не взаимодействуют со светом, если его частота точно не настроена. Если атом летит к источнику света, свет получает доплеровский сдвиг и переходит на более высокую частоту. Атом поглощает меньше фотонной энергии, чем мог бы. Поэтому, если вы установите лазер ниже, быстро движущиеся атомы будут поглощать свет, а излучающий фотон в случайном направлении в среднем потеряет часть энергии. Если вы повторите этот процесс, вы сможете охладить газ менее чем до одного нанокельвина, одной миллиардной доли градуса.

Все становится более экстремальным. Мировой рекорд самой низкой температуры составляет менее одной десятой миллиарда градусов выше абсолютного нуля. Устройства, которые достигают этого, улавливают атомы в магнитных полях. «Температура» зависит не столько от самих атомов, сколько от спина атомных ядер.

Теперь, чтобы восстановить справедливость, надо немного помечтать. Когда мы обычно представляем что-то застывшее до миллиардной степени, вы гарантированно получите изображение даже молекул воздуха, застывших на месте. Можно даже представить деструктивную апокалиптическую сущность, замораживающую спины атомов.

В конечном счете, если вы действительно хотите испытать низкие температуры, все, что вам нужно сделать, это подождать. Примерно через 17 миллиардов лет фоновое излучение во Вселенной остынет до 1К. Через 95 миллиардов лет температура будет около 0,01К. Через 400 миллиардов лет в космосе будет так же холодно, как в самом холодном эксперименте на Земле, а после этого станет еще холоднее. Если вам интересно, почему Вселенная так быстро остывает, скажите спасибо нашим старым друзьям: энтропии и темной энергии. Вселенная находится в режиме ускорения, вступая в период экспоненциального роста, который будет продолжаться вечно. Вещи замерзнут очень быстро.

Измерения по Цельсию

Система измерения температуры Цельсия получила свое название от Андерса Цельсия, шведского физика, который разработал шкалу измерения температуры в 1742 году. Ученый предположил, что физические процессы, такие как кипение воды или таяние льда, напрямую зависят от давления в окружающей атмосфере. Это затрудняло исследование для определения точных измерений.

Шкала Цельсия имела диапазон от 0 до 100 градусов со знаком «+», продолжающимся вниз или вверх до бесконечности. Это было проблемой для точного измерения величин, так как известно, что ниже +4°С вода имеет свойство расширяться и при дальнейшем понижении температуры дает неверные показания градусных значений.

Температурная шкала Цельсия была пересмотрена и модернизирована только после того, как научный мир одобрил разработку физика Уильяма Томсона (Кельвина). Именно тогда было введено постоянное значение температуры и принято определение, что 1 градус Цельсия равен 274,15 Кельвина.

Таблица перевода из Градусов Кельвина в Градусы Цельсия

1	5	10	25	50	100	250	500
-272,15	-268,15	-263,15	-248,15	-223,15	-173,15	-23,15	226,85

Таблица перевода из Градусов Цельсия в Градусы Кельвина

1	5	10	25	50	100	250	500
274,15	278,15	283,15	298,15	323,15	373,15	523,15	773,15

Калькуляторы по физике

Решаем задачи по физике, готовимся к ЕГЭ и ГИА, механике, термодинамике и т.д. Калькуляторы по физике

Математические калькуляторы

Математические калькуляторы: корни, дроби, степени, уравнения, цифры, системы счисления и другие калькуляторы. Математические калькуляторы

Измерение физических величин

Содержит информацию о методах измерения физических величин и о средствах измерений. Измерение физических величин

Читайте также: ТОП 12: лучшие гирлянды на елку 2022-2023

Температура в Кельвинах

Это название получила новая единица температуры, названная в честь англичанина У. Томсона, впоследствии за неоценимые заслуги в развитии физики, получившего титул лорда Кельвина Ларгского. В 1848 году он предложил градусную единицу для расчета показаний температуры в таком виде:

1 кельвин = 1/273,16 температуры тройной точки воды.

По новой шкале отсчет температуры начинается с абсолютного нуля. Под абсолютным нулем понимается состояние, равное значению минимальной внутренней энергии тела. Данное 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 температурная точка, при которой прекращается движение молекул, газы не имеют объема, и такое их состояние называется состоянием идеального холода. Достичь абсолютного нуля невозможно, но благодаря расчетам исследователя удалось максимально приблизиться к этому. Весь смысл научных работ сводился к тому, что гораздо проще производить расчеты в таком масштабе, где за начало принимается постоянная величина, принятая за абсолютный нуль.

В новой шкале нет отрицательных значений. 0 К считается самой низкой возможной температурой на Земле. Так с точки зрения физиков и математиков проще вычислить температуры, средние значения или вывести соотношения между плюсом и минусом градусов. Однако когда речь идет о значениях температуры, представленных в кельвинах, термин «градусы» не употребляется, поскольку по шкале Томпсона значения определяются не градусами, а «абсолютной температурой».

Сравнение двух температурных величин

За точку отсчета по шкале Кельвина принимается принятое абсолютное значение температуры 0 К. До 1968 года новая градусная мера называлась «градусы Кельвина», как и «градусы Цельсия». Впоследствии научное сообщество во главе с Генеральной комиссией, ответственной за обозначение мер и весов, официально переименовало единицу температуры в «кельвин», с сокращенным обозначением «К» и относительным значением по Цельсию (oC), равным: C /К = 1/274, 15.

Существующая температурная шкала Кельвина чаще используется в научном мире, в химии, математике и физике, особенно в термодинамике. Не все понимают определение, что К — термодинамическая температура тройной точки воды. И если простому обывателю нужны знания температурных режимов на уровне погоды или кулинарии, то ученые в своих опытах используют ту систему, которая кажется наиболее подходящей для конкретной работы.

Изучение технических определений с использованием данных шкалы Кельвина вводится в программу физико-математических вузов, либо используется на школьных занятиях с углубленным изучением этих предметов. Температурная шкала Кельвина как раз более рациональна, чем привычная шкала Цельсия, в таких случаях, как, например, измерение цветовой температуры в лампах накаливания, профессиональных осветительных приборах (на фотоаппаратах можно встретить обозначения 3000К; 6000К, которые обозначают яркость, качество , другие температурные характеристики устройства).

Как перевести значения

Теперь довольно легко узнать производные константы, перевести кельвины в градусы Цельсия и наоборот. Для этого нужно всего лишь добавить к показанию градусов Цельсия постоянную Кельвина.

Пример 1:

• температура замерзания воды 0°С;
• по шкале Томпсона (Кельвина) 0 °С составляет 273,16 К;
• температура замерзания воды по Кельвину 273,16 К.

Пример 2:

• температура кипения воды 100 градусов Цельсия (t=100°С);
• 100 + 273,16 = 373,16;
• температура кипения воды по Кельвину 373,16 К.

Пример 3:

Вам нужно преобразовать 100 K в oC.

Если необходимо перевести «кельвины» в градусы Цельсия, то из значения, взятого по шкале Томпсона (Кельвина), необходимо вычесть значение абсолютного нуля, равное 273,16.

• 100–273,16 = -173,16.
• 100 К = -173,16 °С.

Абсолютный ноль в градусах Кельвина по шкале Цельсия равен:

• 0 К = -273,16 °С.

Типы ламп

Есть три группы ламп:

• Теплый свет (2700-3500 К). Освещение похоже на освещение лампами накаливания. Рекомендуется для использования в жилых помещениях.
• Дневной свет (3500-5000 К). Свечение таких светильников напоминает утренний солнечный свет, они подходят для прихожей, ванной, школьного класса.
• Холодный свет (5000-7000 К). Свет светильников напоминает яркий дневной свет, их рекомендуется устанавливать в больницах, лабораториях, общественных местах, парках.

Это важно знать. Восприятие одного и того же цвета индивидуально для всех людей. Поэтому вы можете отступить от правил и выбрать комфортную для вас цветовую температуру лампы.

В интернет-магазине Свет Депо вы можете заказать люстры, бра и другие светильники по низкой цене с доставкой по всей России. Сотрудники интернет-магазина помогут покупателям правильно подобрать цветовую температуру светильников с учетом целей, для которых будет использоваться осветительное оборудование.

Что такое индекс цветопередачи

Индекс цветопередачи — это количественная мера способности источника света правильно отображать цвета объекта по сравнению с естественным светом. Этот показатель передает степень насыщенности цветового оттенка и его восприятие человеческим глазом. Значение индекса цветопередачи — от 1 до 100, где 100 — идеальная цветопередача, 1 — наихудшая. Необходимость введения индикатора была обусловлена ​​тем, что разные типы ламп с одинаковой цветовой температурой могут по-разному передавать цветовой спектр освещаемых предметов.

Особенности выбора

Для офиса

Специалисты рекомендуют использовать в офисах светодиодные светильники, цветовая температура которых находится в диапазоне от 4400 до 5600 К. Это позволит добиться максимальной производительности труда сотрудников и повысить их эффективность. Замечено, что лампы с нейтральным белым светом днем ​​ускоряют концентрацию внимания и реакцию. А лампы с оранжевым свечением снижают производительность труда человека на 80%.

Для дома

Оптимальная цветовая температура светильника для дома выбирается с учетом помещения, в котором он будет установлен. Для спальни и детской комнаты этот параметр должен быть от 2700 до 3200 К, такое освещение поможет расслабиться и снять накопившееся за день напряжение. Благодаря ему можно создать уютную атмосферу. Лампы с температурой 4000-5000 К подходят для кухни, ванной комнаты, домашнего офиса и места для чтения книг. Для гостиной и зала лучше покупать источники света с этим показателем в диапазоне от 3000 до 6500 К. Вот. Очень эффектно будет смотреться подвесная люстра Ambiente от Brizzi Alicante.

Это важно знать. Человеческий глаз способен улавливать малейшие отклонения цветовой температуры. Их диапазон довольно широк – от 2500 до 10000 К.

Диаграмма

В 1931 году на VIII сессии Международной комиссии по освещению основоположник квантовой физики Макс Планк представил свою разработку — цветовую модель XYZ, представляющую собой диаграмму цветности. На нем числовые значения X и Y определяют координаты цвета. Координата Z определяет яркость цвета, но в данном случае она не задействована, так как диаграмма представлена ​​в двухмерном виде. Кривая Планка характеризует цветовую температуру цветов на диаграмме.

Смотрите также: трековый свет

Где находится информация о цветовой температуре

Информация размещается на упаковке светильника, производители обязаны указывать ее среди прочих характеристик. Цветовая температура также может быть указана на самой лампе. Этот параметр необходимо учитывать при покупке.

Если вы не хотите разбираться во всех этих тонкостях самостоятельно, воспользуйтесь советом сотрудников интернет-магазина «Свет Депо». Они помогут подобрать люстры, торшеры, бра, настенные и потолочные светильники с учетом всех ваших пожеланий.

Влияние на человека

Этот параметр напрямую влияет на состояние человека и его работоспособность:

• В спальне будут уместны теплые оттенки, они способствуют мягкому пробуждению по утрам. Вечером они оказывают успокаивающее действие.
• Лампы с высокой цветовой температурой оказывают сильное активизирующее действие на организм, поэтому их нельзя использовать длительное время. Если постоянно находиться в помещении с таким освещением, эффект будет обратным и человек впадет в депрессию или будет иметь замедленную реакцию.
• Светильники с нейтральным белым светом идеально подходят для помещений, где работают люди.
• Холодный свет способствует концентрации внимания, активизирует мозговую деятельность, помогает быстрее воспринимать информацию. Поэтому его используют там, где люди работают или учатся: в офисах, государственных учреждениях, библиотеках, школах и т д.

Измерения по Фаренгейту

Перевод значений из Фаренгейта в градусы Цельсия можно произвести по простым правилам, учитывая тот факт, что точка замерзания в градусах Цельсия на 32 единицы ниже, чем в Фаренгейтах.

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 так далее

Однако при обратном переводе из Цельсия в Фаренгейт расчеты по данной системе будут неточными, поэтому лучше прибегнуть к таблице, разработанной Фаренгейтом. Вы также можете воспользоваться онлайн-калькулятором, размещенным на любом тематическом сайте. Показатели принятой таблицы пересчета и расчетные данные на онлайн-калькуляторе выглядят так:

• 0°С = 32°F;
• 10С = 33,80F;
• 100°С = 500°F;
• 100°С = 2120°F.

Рекомендации специалиста по выбору цветовой температуры

Какую цветовую температуру выбрать для дома, офиса и других помещений? Таблица поможет вам понять это.

2700 К	Теплый белый, красновато-белый, теплая часть спектра	Способствует отдыху и расслаблению. Создает уютное теплое освещение.	В домашних интерьерах, салонах, ресторанах, вестибюлях гостиниц.
3000 К	Теплый белый, желто-белый, теплая часть спектра	Подходит для создания интимной, дружеской атмосферы в помещении.	В квартирах, офисах, магазинах, библиотеках.
3500К	День белый, белая часть спектра	Создает безопасную и благоприятную атмосферу для общения.	Подходит для квартир, офисов, общественных мест, выставочных залов, книжных магазинов, фойе кинотеатров.
4000 К	Холодный белый, холодная часть спектра	Создает освежающий холодный свет, который подойдет там, где вы хотите обеспечить продуктивную атмосферу, а также хорошее цветовосприятие предметов.	В больницах, супермаркетах, учебных заведениях, подземных сооружениях.
5000-6000К	Бело-голубая, дневная часть спектра	Он отлично передает все оттенки цвета, обеспечивает хорошую видимость предметов и окружающей среды. Но офтальмологи не рекомендуют долго находиться под таким освещением.	В медицинских кабинетах, художественных галереях, музеях и ювелирных магазинах. Он также подходит для рабочих и производственных помещений, теплиц, теплиц и т д.
6500 К	Холодный дневной свет, бело-фиолетовый, холодная часть спектра	Создает легкую, но слегка тревожную атмосферу.	Уличное освещение, освещение промышленных объектов.

Если у вас возникли проблемы с выбором наиболее подходящей цветовой температуры лампы, вы всегда можете обратиться за помощью к нашим консультантам. Подобрать красивую люстру или светильник можно в каталоге интернет-магазина Свет Депо. Мы предлагаем нашим клиентам только качественные светильники от ведущих мировых производителей.