История создания шкалы цельсия кратко
Обновлено: 05.07.2024
Все нуждается в измерении. И температура – не исключение. А для того, чтобы разработать способ, каким она будет измеряться, нужно придумать единицу измерения и установить какую-то контрольную точку, с которой температура будет сравниваться. Ученые разных стран понимали, что шкала для измерения температуры необходима и пытались ее разработать. Наиболее известными стали четыре шкалы: Цельсия, Кельвина, Фаренгейта и Реомюра.
Все они в качестве контрольных точек используют температуры кипения воды и ее замерзания. А чем же они отличаются? Попробуем разобраться.
Самой понятной для нас является шкала Цельсия. Ее разработал шведский астроном Андерс Цельсий в 1742 году. Он нашел самое простое решение. Он просто разделил разницу между температурой кипения и точкой замерзания воды на сто и получил таким образом единицу измерения. Единственной странностью этой шкалы было то, что за ноль принималась температура кипения, а за 100 – температура замерзания. Через три года его земляк, ботаник Карл Линней предложил перевернуть шкалу и в таком виде она дошла до наших дней.
Шкала Кельвина появилась в 1846 году. Строго говоря, называть ее так стали позже, когда физику Уильяму Томсону было присвоено звание лорда Кельвина. Так вот, он предложил оставить ценой деления градус Цельсия, но за ноль принять температуру абсолютного нуля – минимально возможной температуры в нашей Вселенной. По этой шкале лед тает при 273,15 градусах, а вода кипит при 373,15. Отрицательных значений в этой шкале нет.
Шкала Реомюра была придумана немного раньше шкалы Цельсия, в 1730 году французов Рене Реомюром. Одно время эта шкала была довольно популярна, она даже несколько раз упоминается в рассказах Чехова. Реомюр пользовался спиртовым термометром и установил, что от нагреваясь от температуры замерзания воды до температуры ее кипения спирт расширяется на 8%. Поэтому он установил ноль своей шкалы там же, где и Цельсий, а вот температуру кипения обозначил как 80 градусов. Получалось, что при нагреве на 1 градус спирт расширяется на одну тысячную объема. Это была не самая удобная шкала и постепенно она практически пропала.
Самой путанной для нас можно считать шкалу Фаренгейта, распространенную в США и еще нескольких странах. Разработал ее немецкий ученый Габриель Фаренгейт в 1726 году. Разницу между кипением и замерзанием воды он поделил не на 100 градусов, как Цельсий, а на 180. Но это не все. За ноль он принял самую низкую температуру воздуха, которую зафиксировал зимой 1709 года в родном городе Данциге. Поэтому по этой шкале лед тает при 32 градусах, а вода кипит при 212.
Для перевода температуры из одной шкалы в другую есть таблицы и приложения для гаджетов.
Благодарю за прочтение. Подписывайтесь, ставьте лайки, пишите комментарии. Спасибо!
Гра́дус Це́льсия (обозначение: °C) — широко распространённая единица измерения температуры, применяется в Международной системе единиц (СИ) наряду с кельвином.
Первоначальное определение градуса Цельсия зависело от определения стандартного атмосферного давления, потому что и температура кипения воды и температура таяния льда зависят от давления. Это не очень удобно для стандартизации единицы измерения. Поэтому после принятия кельвина K, в качестве основной единицы измерения температуры, определение градуса Цельсия было пересмотрено.
Согласно современному определению, градус Цельсия равен одному кельвину K, а нуль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C. В итоге, шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15:
Содержание
История
Некоторые основные температуры
| Кельвин | Градус Цельсия | Градус Фаренгейта | |
|---|---|---|---|
| Абсолютный ноль | 0 K | −273.15 °C | −459.67 °F |
| Температура кипения жидкого азота | 77.4 K | −195.8 °C [1] | −320.3 °F |
| Сублимация (переход из твёрдого состояния в газообразное) сухого льда | 195.1 K | −78 °C | −108.4 °F |
| Точка пересечения шкал Цельсия и Фаренгейта | 233.15 K | −40 °C | −40 °F |
| Температура плавления льда | 273.1499 K | −0.0001 °C [2] | 31.99982 °F |
| Тройная точка воды | 273.16 K | 0.01 °C | 32.018 °F |
| Нормальная температура человеческого тела [3] | 310 K | 37.0 °C | 98.6 °F |
| Температура кипения воды при давлении в 1 атмосферу (101.325 кПа) | 373.1339 K | 99.9839 °C [4] | 211.971 °F |
Диаграмма перевода температур
Источники
Lide, D.R., ed. (1990–1991). Handbook of Chemistry and Physics (Справочник по химии и физике). 71st ed. CRC Press. p. 4–22.
Ссылки
- Единицы измерения температуры
- СИ
- Температурные шкалы
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Градус Цельсия" в других словарях:
градус Цельсия — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN Celcius degree … Справочник технического переводчика
Градус цельсия — (обозначение: °C) широко распространённая единица измерения температуры, применяется в СИ, наряду с кельвином. Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры. За… … Википедия
градус Цельсия — Celsijaus laipsnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Temperatūros matavimo vieneto pavadinimas. Celsijaus laipsnis yra specialus kelvino pavadinimas, vartojamas Celsijaus temperatūrai išreikšti. Žymimas °C: 1 °C = 1 K.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
градус Цельсия — Celsijaus laipsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. centigrade degree vok. Celsiusgrad, m rus. градус Цельсия, m pranc. degré Celsius, m … Fizikos terminų žodynas
Градус Цельсия — широко распространенная единица измерения температуры (внесистемная, но допускаемая к применению наравне с кельвином, единицей СИ, Международной системы единиц); обозн. °C; названа по имени А. Цельсия. На шкале Цельсия при нормальном атмосферном… … Судьба эпонимов. Словарь-справочник
ГРАДУС ЦЕЛЬСИЯ — [по имени швед, астронома и физика А. Цельсия (A. Celsius; 1701 44)] внесистемная ед. темп ры, допускаемая к применению наравне с единицей СИ Кельвином (К). Обозначение °С. По Междунар. практич. температурной шкале темп pa тройной точки воды… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Градус Цельсия — ˚C внесистемная единица температуры по Международной практической температурной шкале, где температура тройной точки воды равна 0,01˚C, а температура кипения при нормальном атмосферном давлении 100˚C. Названа в честь шведского астронома и физика… … Астрономический словарь
килограмм-градус цельсия — килограмм градус цельсия, килограмм градуса цельсия … Орфографический словарь-справочник
метр-градус цельсия — метр градус цельсия, метр гридуса цельсия … Орфографический словарь-справочник
грамм-градус Цельсия — Р. грамм гра/дуса Це/льсия … Орфографический словарь русского языка
Вы не задавались вопросом, почему в градусах измеряют настолько не связанные между собой вещи — углы и температуру? Скажем больше, градусами меряют плотность жидкости и качество молока и (да, мы не забыли) долю спирта. Gradus — латинское слово, означающее шаг, ступень или степень. Иными словами, у градуса, в отличие от метрических единиц измерения, нет конкретной величины, и он не соответствует никакому эталону, привязанному к тем или иным физическим параметрам. При этом размер градуса можно всякий раз устанавливать по-разному, и ничего не изменится. Кому и зачем могла понадобиться такая единица измерения? Давайте разбираться.
Со школы все мы знаем, что в окружности содержится ровно 360 градусов. Но почему именно 360? Ответить на этот вопрос можно по-разному.
По одной версии, древние астрономы, скорее всего персы и каппадокийцы, заметили, что солнце оказывается в одной и той же точке небосвода лишь один раз в 365 дней. Они объяснили это тем, что солнце совершает полный оборот вокруг земли за год и возвращается в исходную точку.
Возможно, они округлили число 365, а может, и просто пропустили пять дней, но в итоге заключили: солнце сдвигается на одну трехсот шестидесятую долю окружности в день.
Другая теория объясняет 360-градусный полный угол совсем другими причинами. Шумеры и вавилоняне пользовались (не самой удобной) шестидесятеричной системой счисления. Большие числа они считали шестидесятками (например, число 1020 это 17 шестидесятков).
Знаки шумерской шестидесятиричной системы счисления
Вписав в окружность правильный шестиугольник, вавилоняне заметили, что в круг отлично помещаются шесть равносторонних треугольников. Каждому треугольнику они приписывали по шестидесятку. В итоге, шесть треугольников по шестидесятку дали известные 360 градусов.
Шестидесятизначная система объясняет и деление градуса на 60 минут (‘) и 3600 секунд (“). Знак, которым мы сегодня обозначаем градусы (°), впервые был использован в математике в 1569 году, по аналогии с верхним штриховым индексом для минут и секунд.
Независимо от истории, полный угол в 360 градусов — лучший вариант из возможных, ведь 360 — сверхсоставное число (натуральное число, с бoльшим числом делителей, чем все предыдущие). Оно делится на все числа от 1 до 10 за исключением семи, а еще и на: 12, 15, 18, 20, 24, 30, 36, 40, 45, 60, 72, 90, 120 и 180. На такое количество частей вы можете разделить окружность простым вычислением в уме.
Геометрические градусы прошли проверку временем и оказались самой удобной единицей измерения углов. Но есть и другие.
Так, если у вас есть инженерный калькулятор, то, переключаясь между градусами (DEG) и радианами (RAD), вы, возможно, попадали в режим GRAD — это исчисление в градах (или гонах). Один град — это одна сотая часть прямого угла, а значит, полный угол равен 400 град.
Такая единица измерения появилась во времена Французской революции вместе с метрической системой и быстро всех запутала. Кроме проблем с названием, — в некоторых странах grad обозначали привычные градусы, — возникли трудности и с вычислением.
Например, как известно, углы равностороннего треугольника равны друг другу и составляют 60 градусов. Переведем это в грады — 66 целых и шесть в периоде, ужасно неудобно.
В отличие от метрической системы, без которой трудно представить нашу жизнь, вычисления в градах оказались не самыми простыми, сейчас их практически нигде не используют.
Но свой след в истории они оставили — именно благодаря градам стоградусная температурная шкала получила название шкалы Цельсия.
Температура
Как ни странно, температурные шкалы появились гораздо раньше термометров. Создателем первой шкалы можно считать Галена — древнеримского медика, хирурга и философа.
Гален утверждал, что существует некая нейтральная температура — он определил ее как температуру смеси одинакового количества кипящей воды и льда. От нейтральной температуры он отсчитал по четыре шага (ступени) в сторону тепла и холода.
Таблица температуры Иоганна Хаслера. Слева направо: первый столбец — шкала Хаслера, второй — шкала Галена, следующие столбцы связаны с рецептами лекарств
Первое устройство, похожее на современный термометр, создал Галилео Галилей приблизительно в 1597 году. Вслед за этим ученые почти 200 лет искали универсальную, удобную и точную шкалу температур.
Например, в 1701 году Исаак Ньютон в опубликованной анонимно работе (в ней он уже использует слово gradus для обозначения единиц тепла) предлагат 18 реперных точек, часть из которых формирует геометрическую, а другая — арифметическую прогрессии. В градусах Ньютона точка замерзания воды равна 0 градусов, а температура человеческого тела — 12 градусов.
В том же году известный астроном Оле Ремер (первым измеривший скорость света) предложил свой вариант. Нулем своей шкалы он выбрал температуру соленой воды со льдом, а вот температуру кипения воды — снова это магическое число — он обозначил как 60 градусов. Эту шкалу позаимствовал знакомый Ремера, Габриэль Фаренгейт.
Фаренгейт избавился от неудобных дробей, возникавших при измерении температуры человеческого тела (22,5 градуса) и замерзания пресной воды (7,5 градуса), заменив их на 24 и 8 градусов соответственно. Вода стала кипеть при 64 градусах Фаренгейта.
Некоторое время он производил термометры с такой шкалой, но потом, в 1724 году, умножил ее на 4. По одной версии, Фаренгейт просто хотел сделать шкалу точнее, поэтому увеличил количество рисок на градуснике, по другой — он сделал это, чтобы увеличение температуры на один Фаренгейт приводило к увеличению объема ртути ровно на одну десятитысячную.
Так появилась знаменитая шкала Фаренгейта, которой люди пользуются и сегодня. Некоторое время она была лучшей из возможных, но затем ей смену пришел более совершенный вариант. Хотя жители США навряд ли согласились бы с нами.
Жозеф Николя Делиль пошел несколько другим путем. Он выбрал всего одну реперную точку, температуру кипения воды, и обозначил ее за ноль. Градуировать шкалу он решил по расширению ртути в термометре — понижение температуры, приводящее к уменьшению объема ртути на одну стотысячную, Делиль обозначил за один градус.
Температура замерзания воды в таком случае — 2400 градусов, шкала оказалась излишне мелкой, поэтому в 1738 году Иосия Вейтбрехт изменил ее. Он задал температуру замерзания воды в 150 градусов.
Такие термометры стали удобными и получили широкое распространение. Ими примерно сто лет пользовались в России, Ломоносов использовал термометр Делиля (правда, перевернув шкалу) в своих опытах.
Только в этот момент на сцене появляется Андерс Цельсий. В 1741 году он наносит на термометр Делиля свою шкалу — 0 градусов в точке кипения и 100 градусов в точке замерзания воды. Перевернули шкалу (скорее всего, это сделал Карл Линней) через год после смерти Цельсия (он умер в 1744 году от туберкулеза).
Кстати, к 1745 году уже существовал термометр с нулем в точке замерзания и сотней градусов в точке кипения воды. Он называется термометром Лиона, его изобретатель — французский физик Жан-Пьер Кристен.
Заслуга Цельсия в другом — он провел эксперименты, продемонстрировавшие, что температура плавления льда практически не зависит от давления. Более того, он с высокой точностью определил, как температура кипения воды изменяется в зависимости от атмосферного давления.
Цельсий предложил калибровать ноль своей температурной шкалы (в тот момент, точку кипения воды) по атмосферному давлению, определить которое можно по среднему уровню моря.
Эта калибровка наконец сделала термометры по-настоящему универсальными. Вероятно, именно поэтому прогноз погоды, который вы смотрели сегодня утром, был в градусах Цельсия.
Но стоградусную температурную шкалу назвали в честь Цельсия только в 1948 году. До этого она так и называлась — стоградусной температурной (centigrade temperature scale). Но во французском (где использовали грады) термин centigrade уже был занят в геометрии.
Чтобы избежать путаницы, Международное бюро мер и весов переименовало шкалу в честь Андерса Цельсия. Так градусы температуры стали градусами Цельсия.
Диаграмма перевода температур, на которой указаны основные температурные шкалы
В XVIII веке ученые пытались найти наиболее точный способ измерения температуры окружающего пространства и предложили более 30 различных шкал измерения. Чаще всего это были различные вариации двух основных идей — взять за эталон точку замерзания воды, впервые предложенную в 1665 году голландцем Христианом Гюйгенсом, или температуру тела здорового человека.
В 1724 году двое врачей, Габриэль Фаренгейт и Рене Ферхо де Реомюр, почти одновременно предложили шкалы измерения температуры. Фаренгейт в качестве эталона использовал температуру тела здорового человек, установленную на уровне 96 °F. Реомюр предложил принять точку замерзания воды за 0°, а точку кипения — за 80 °Ré.
Северное сияние, форма Земли и первый стоградусный термометр
Андерс Цельсий родился 27 ноября 1701 года в Уппсале, Швеция, в семье ученых: его отец и дед, Нильс и Магнус, были астрономами, а мать, Гунилла — дочерью астронома Андерса Споле. В то время в эту науку также входили геология и метеорология.
Талант Цельсия проявился в детстве — в 12 лет он решил все задачи в университетском учебнике по высшей математике. Церковный запрет на преподавание теории Коперника и отсутствие астрономических инструментов в Швеции вынудили Цельсия покинуть страну и завершить обучение за границей. Его первой остановкой была новая обсерватория в Берлине, где он помогал Крисфриду Кирчу в наблюдении за планетами Солнечной системы. Затем вместе с учеными из французской академии наук он отправился в экспедицию на север Швеции, целью которой стало определение природы северного сияния. Цельсий первым предположил, что причиной его возникновения является возмущение магнитного поля Земли — он заметил, что направление стрелки компаса искажается при этом явлении на несколько градусов.
Ученый путешествовал по Европе. Он посетил Венецию, Падую, Болонью, Рим, а затем и Париж. Его приезд совпал с пиком дебатов о форме Земли. Исаак Ньютон утверждал, что осевое вращение Земли придает планете выпуклую форму на экваторе и сплющенную на полюсах. В то же время теория вихря Рене Декарта предполагала, что Земля сплющена вокруг экватора и имеет выпуклую форму вдоль полярной оси. Большинство членов Парижской академии наук поддерживали теорию Декарта, но математик Пьер Луи де Мопертюи высказался в поддержку Ньютона.
В 1737 году Цельсий получил кафедру в Упсальском университете и начал строительство первой обсерватории в Швеции — до этого для наблюдений за небесными телами астрономам приходилось выезжать в другие страны Европы. Проект был закончен в 1742 году — за два года до смерти ученого от туберкулеза.
Во время работы в Швеции Цельсий также попытался определить величину звезд в созвездии Овна фотометрическими средствами, провел реформу преподавания астрономии в университетах и убедил правительство страны перейти с юлианского на более точный григорианский календарь.
Еще во время обучения в университете Цельсий начал делать метеорологические измерения. Однако получать точные данные о погоде и температуре мешала распространенная на тот момент система измерения, которая содержала множество погрешностей. Ученый стремился создать более надежный инструмент, основанный на двух неизменных показателях — температуре замерзания и кипения воды. Он установил верхнюю точку на 0°, а нижнюю — на 100°, создав, таким образом, первый стоградусный термометр.
Спустя десять лет шкалу Цельсия перевернули: 0° стал точкой замерзания воды, а 100° — точкой кипения. Кто сделал это, неизвестно. Чаще всего эту заслугу приписывают коллеге Цельсия, создателю единой системы классификации животного и растительного мира Карлу Линнею.
Согласно другой версии, это сделал друг и ученого Мартин Стромэр. Есть и те, кто считает, что изобретение стоградусного термометра, начинающегося с 0°, принадлежит французу Жану Пьеру Кристиану. Сторонники этой теории полагают, что Цельсий был первым только в изобретении стоградусной шкалы, а Кристиан создал ее современный вариант.
Цельсий в системе СИ
Сейчас градус Цельсия — производная величина в Международной системе единиц измерения (СИ), которая равна одному кельвину. Ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C. В итоге шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15 единиц: это значит, что абсолютный ноль по Кельвину равен –273,15 °C.
Цельсий и Фаренгейт
Еще больше температура по Цельсию отличается от температуры по Фаренгейту — последнюю шкалу, помимо США, используют жители Багам, Каймановых островов и Либерии.
Габриэль Фаренгейт установил в качестве эталона температуру тела здорового человека, равную 96 °F. Точка плавления льда по шкале немецкого ученого находится на уровне 36 °F, а температура кипения воды составляет 212 °F.
Один градус равен разнице 1/180 разности между точкой кипения воды и точкой плавления льда, а диапазон от 0° до 100 °F по шкале Фаренгейта равен диапазону от минус 17,8° до 37,8 °C по шкале Цельсия. Шкалы пересекаются только в одной точке — при –40 °C системы измерения показывают одинаковую температуру.
Читайте также: