Celsijaus ir Kelvino temperatūros skalės sieja paprasta ir aiški tiesinė priklausomybė. Kelvinas - SI sistemos temperatūros arba jos pokyčio matavimo vienetas. Vienas kelvinas lygus 1/273,16 daliai absoliuotinės (termodinaminės) vandens trigubo taško temperatūros. 0 K temperatūra vadinama absoliučiu nuliu ir atitinka būseną, kurioje molekulės ir atomai turi mažiausią įmanomą šiluminę energiją. 1 kelvino vertė yra lygi vieno Celsijaus laipsnio vertei.
Pagrindinė formulė
Santykis tarp kelvinų ir Celsijaus laipsnių išreiškiamas formulėmis:
- K = C0 + 273,16
- C0 = K - 273,16
Šios formulės reiškia, kad pereinant tarp temperatūrų tiesiog pridedame arba atimame konstantą 273,16. Kadangi 1 K = 1 °C dydis, temperatūros pokyčiai (ΔT) Kelvinuose ir Celsijuose sutampa pagal mastelį: ΔT(K) = ΔT(°C).
Istorinė nuoroda ir skalės kilmė
Dabar pasaulyje naudojamos populiariausios temperatūros matavimo skalės atsirado XVIII amžiuje. Šiuo metu labiausiai paplitusi Celsijaus temperatūros matavimo skalė, kurią 1742 m. pasiūlė švedas Andersas Celsijus (1701-1744). Šios skalės atskaitos taškai - ledo tirpimo ir vandens virimo temperatūra, o pati skalė 100 padalų. Pradžioje A. Celsijaus pasiūlytoje skalėje 100°C atitiko ledo tirpimo temperatūrą, o 0°C laipsnių - vandens virimo temperatūrą.
Kiek anksčiau savo - Farenheito - skalę 1724 m. pasiūlė Vokietijos mokslininkas Gabrielis Farenheitas (1686-1736 m.). Pagal šią skalę vandens užšalimo temperatūra yra 32 °F, o vandens virimo temperatūra prilyginta 212 °F. Taigi, tarp virimo ir užšalimo temperatūros yra 180 laipsnių intervalas. Yra keletas versijų, kaip ir kodėl G. Farenheitas parinko tokius atskaitos taškus. Pagal vieną versiją, 0 laipsnių G. Farenheitas nustatė išmatavęs minimalią oro temperatūrą Danzige (Gdanske) 1708-1709 metų žiemą (-17,8°C). Vėliau šią temperatūrą prilygino prisotinto vandens-druskų mišinio užšalimo temperatūrai. Anksčiau Farenheito skalė buvo naudojama JAV ir daugelyje kitų anglakalbių šalių. Tačiau 1960-1970 m laikotarpiu farenheitus pakeitė į metrinę SI sistemą įtraukti Celsijaus laipsniai.
Taip pat skaitykite: Kaip suprasti tiesinę priklausomybę ir tiesinę lygtį?
Dar vėliau, 1848 m., škotas lordas Kelvinas (Viljamas Tompsonas 1824-1907), pasiūlė absoliutinę termodinaminę Kelvino temperatūros skalę. Šioje Kelvino skalėje 0 K yra absoliutus nulis, kai baigiasi šiluminis molekulių judėjimas. Vandens užšalimo temperatūra atitinka 273,15 K, o vandens virimo temperatūra 373,16 K. Pavadinta pagal skalę sukūrusio airių fiziko ir inžinieriaus William Thomson barono titulą (Baronas Kelvinas).
Temperatūros pokyčiai ir konversijos praktika
Apibrėžiamas temperatūros pokytis. Pirmuoju atveju, temperatūros pokytis bus teigiamas ir lygus ΔT = 49 °F:
ΔT = (49 °F) (1 °C / (9/5 °F)) = 27,2 °C.
Antruoju atveju, temperatūros pokytis yra neigiamas ir lygus ΔT = −100 °F. Yra žinoma, kad 1 K = 1 °C = 9/5 °F. Kadangi temperatūros pokyčio vertės vienodomis mastelėmis Kelvinuose ir Celsijuose sutampa, ΔT Kelvinais paverčiama į Celsijaus laipsnius tiesiogiai: ΔT(K) = ΔT(°C).
Pavyzdžiai
- Jei turime 0 °C, tai K = 0 + 273,16 = 273,16 K.
- Vandens užšalimo temperatūra yra 0 °C, o vandens virimo temperatūra yra 100 °C; atitinkamai tai 273,15 K ir 373,16 K (pagal apibrėžtas atskaites šaltiniams).
- Jei žinome temperatūros pokytį 27,2 °C (pvz., kaip iš aukščiau), tai tas pats pokytis Kelvinais bus ΔT = 27,2 K.
Lentelė: dažniausiai naudojamos reikšmės ir konversijos
| Reikšmė | Celsijus (°C) | Kelvinas (K) |
|---|---|---|
| Absoliutus nulis | -273,16 | 0 |
| Vandens užšalimas | 0 | 273,15 |
| Vandens virimas | 100 | 373,16 |
Praktiniai pastebėjimai
Kadangi 1 kelvino vertė yra lygi vieno Celsijaus laipsnio vertei, temperatūros skirtumai ir pokyčiai matuojami vienodai abiem skalėms. Tačiau absoliučios temperatūros vertės skiriasi dėl konstantos 273,16. Todėl keičiant temperatūros reikšmes tarp skalės būtina atsižvelgti į anksčiau pateiktą formulę: K = C + 273,16 arba C = K − 273,16.
Taip pat skaitykite: netiesinės funkcinės priklausomybės pavyzdžiai
Rekomenduojama atkreipti dėmesį į naudojamas konstantas: kai kuriose lentelėse nurodoma 273,15, kitur 273,16 - tai susiję su atskirų atskaitos taškų apibrėžtimis (pvz., vandens trigubas taškas). Pateiktos formulės ir principai leidžia tiksliai ir paprastai konvertuoti temperatūras tarp Celsijaus ir Kelvino skalės.
Taip pat skaitykite: Socialinio darbo metodai priklausomybėms įveikti
tags: #tiesine #priklausomybe #lygtis #kelvinas #ir #celsijus