История шкалы термометра. Изобретатель шкалы кельвина.

Шкалы Цельсия и Кельвина. Сравнение

Лорд Кельвин изобрел для термометров шкалу Кельвина в 1848 году. Шкала Кельвина измеряет предельные экстремальные температуры и холод. Кельвин разработал идею абсолютной температуры, что называется «Второй Закон Термодинамики», и разработал динамическую теорию тепла.

В 19 веке ученые изучали, что было самой низкой температурой. Шкала Кельвина использует те же единицы, что и шкала Цельсия, но начинается с абсолютного нуля, температуры, при которой все, включая воздух, замерзает.

Абсолютный ноль равен O °K, что составляет — 273 °C градусов Цельсия.
Лорд Кельвин — Биография

Сэр Уильям Томсон, барон Кельвин из Ларгса, лорд Кельвин из Шотландии (1824-1907) учился в Кембриджском университете, был чемпионом-гребцом, а позже стал профессором естественной философии в Глазго. Среди его других достижений было открытие в 1852 году «эффекта Джоуля-Томсона» газов и его работы над первым трансатлантическим телеграфным кабелем (для которого он был посвящен в рыцари) и его изобретением зеркального гальванометра, используемого в кабельной сигнализации, сифонный рекордер , предсказатель механического прилива, улучшенный компас корабля.
Выдержки из Философского журнала за октябрь 1848 г. Кембриджский университет, 1882

… Характерное свойство шкалы, которую я предлагаю сейчас, состоит в том, что все степени имеют одинаковое значение; т. е. единица тепла, сходящаяся из тела А при температуре Т ° этого масштаба, к телу В при температуре (Т-1) °, даст тот же механический эффект, каково бы ни было число Т.

Это можно справедливо назвать абсолютной шкалой, так как ее характеристика совершенно не зависит от физических свойств какого-либо конкретного вещества.

Чтобы сравнить этот масштаб с шкалой воздушного термометра, должны быть известны значения (в соответствии с принципом оценки, указанным выше) степеней воздушного термометра.

См. также:  Измерение температуры

Теперь выражение, полученное Карно от рассмотрения его идеального парового двигателя, позволяет рассчитать эти значения, когда экспериментально определены скрытая теплота данного объема и давление насыщенного пара при любой температуре. Определение этих элементов является основным объектом великой работы Регната, о котором уже упоминалось, но в настоящее время его исследования не завершены. В первой части, которая еще была опубликована, были обнаружены скрытые теплоты заданного веса и давления насыщенного пара при всех температурах от 0 ° до 230 °; но необходимо было бы дополнительно знать плотности насыщенных паров при разных температурах, чтобы мы могли определить скрытую теплоту данного объема при любой температуре. M. Регнат объявляет о своем намерении провести исследования для этого объекта; но до тех пор, пока результаты не станут известны, мы не можем завершить данные, необходимые для данной проблемы, за исключением оценки плотности насыщенных паров при любой температуре (соответствующее давление известно уже опубликованным исследованиям Регната) в соответствии с приближенными законами сжимаемости и расширения (законы Мариотта и Гей-Люссака, Бойля и Дальтона).

В пределах естественной температуры в обычном климате плотность насыщенного пара фактически найдена Регнатом, чтобы очень точно проверить эти законы; и у нас есть основания полагать из экспериментов, которые были сделаны Гей-Люссаком и другими, что до температуры 100 ° не может быть значительного отклонения; но наша оценка плотности насыщенного пара, основанная на этих законах, может быть очень ошибочной при таких высоких температурах при 230 °. Следовательно, вполне удовлетворительный расчет предложенной шкалы не может быть выполнен до тех пор, пока не будут получены дополнительные экспериментальные данные; но с данными, которые мы фактически имеем, мы можем сделать приблизительное сравнение новой шкалы с показателем температуры воздуха, который, по крайней мере, от 0 ° до 100 °, будет приемлемо удовлетворительным.

Соотношение шкал температур С К

Соотношение шкал температур С К

Труд выполнения необходимых расчетов для проведения сравнения предложенной шкалы с сопоставлением с воздушным термометром между пределами 0 ° и 230 ° последнего был любезно предпринят г-ном Уильямом Стилом, в последнее время из Колледжа Глазго , теперь из Колледжа Святого Петра, Кембридж. Его результаты в табличных формах были заложены перед обществом с диаграммой, в которой сравнение между двумя шкалами представлено графически. В первой таблице показаны величины механического эффекта, связанные с передачей тепла через последовательные градусы воздушного термометра. Принятая единица тепла — это количество, необходимое для повышения температуры в килограмме воды от 0 ° до 1 ° воздушного термометра; а единица механического воздействия — метр-килограмм; т. е. килограмм поднялся на метр.
Во второй таблице показаны температуры в соответствии с предлагаемой шкалой, которые соответствуют разным степеням воздушного термометра от 0 ° до 230 °. Произвольные точки, совпадающие на двух шкалах, равны 0 ° и 100 °.

См. также:  Из истории единиц измерений

Если мы соединим первые сотни чисел, приведенных в первой таблице, мы найдем 135,7 за объем работы из-за единицы тепла, передающегося из тела А при 100 ° в В при 0 °. Теперь 79 таких единиц тепла, по словам доктора Блэка (его результат был слегка исправлен Регнатом), растопили килограмм льда. Следовательно, если тепло, необходимое для расплавления фунта льда, теперь принимается за единицу, и если в качестве единицы механического эффекта взять метр-фунт, то количество работы, которое должно быть достигнуто путем передачи единицы тепла от 100 ° до 0 ° составляет 79×135,7, или около 10 700. Это то же самое, что и 35 100 фут-фунтов, что немного больше, чем работа двигателя с одной лошадью (33 000 футов) за минуту; и, следовательно, если бы у нас была паровая машина, работающая с идеальной экономией при мощности одной лошади, то котел находился бы при температуре 100 °, а конденсатор поддерживался на 0 ° постоянным запасом льда, что было бы меньше, чем фунт льда, который будет расплавлен через минуту.