В Америке очень многое через ж... не так, как во всём мире. Например, они до сих пор не перешли на метрическую систему, у них другие стандарты электричества, другие розетки и так далее и тому подобное. Вот и температура у них измеряется не в Цельсиях, как в абсолютном большинстве стран мира, а в градусах по Фаренгейту. В то же время в науке, физике, астрономии температуру вообще измеряют в Кельвинах (без градусов).
На самом деле, у каждой есть свои преимущества и недостатки, а чтобы было понятно, почему для температуры есть аж три шкалы. расскажу о каждой из них, как и для чего их придумывали, а также о том, какие единицы измерения температуры есть ещё.
Шкала Фаренгейта (°F): Точность для повседневности
В 1724 году немецкий физик Даниель Габриэль Фаренгейт представил свою шкалу, ставшую первой стандартизированной системой измерения температуры. Вдохновлённый работами Оле Рёмера (датского астронома), Фаренгейт решил усовершенствовать его идеи.
Для начала отсчёта Фаренгейт использовал смесь льда, воды и хлорида аммония, которая в его экспериментах давала стабильную низкую температуру. Это была попытка найти «абсолютный холод», доступный в лабораторных условиях. Эта температура была взята за ноль — 0°F.
Другой эталонной точкой Фаренгейт решил сделать температуру человеческого тела, измеряя её подмышкой. Интересно, что это было не 100 градусов по Фаренгейту, а всего лишь 96°F. Более того, позже выяснилось, что более точное значение — 98,6°F, но шкала уже была утверждена, так что переделывать ничего не стали. В итоге значение, которое должно было быть круглым, стало дробным.
Температурами замерзания и кипения воды стали 32°F и 212°F соответственно. Фаренгейт выбрал их для удобства калибровки, разделив интервал на 180 градусов. Обычно в этом месте пишут, что 180 — это удобное для расчётов число, и это действительно так. Кому-то может показаться, что 100 удобнее, но на самом деле 180 имеет гораздо больше делителей, нежели сотня. По этой же причине, к слову, в часе 60 минут, а в окружности 360°.
Казалось бы, шкала, которую придумал Фаренгейт, совсем неудобная, потому что в ней нет значимых круглых значений, как в шкале Цельсия (о которой ниже), за ноль взято непонятно что, температура тела дробная, температуры перехода воды в разные агрегатные состояния тоже не легко запоминаемые, однако идея Фаренгейта состояла в том, чтобы создать шкалу, которая позволяла бы точно измерять температуры в быту и науке без использования дробей. Его термометры, заполненные ртутью, стали популярны благодаря высокой точности. И даже сейчас, ту же погоду на улице без дробных значений гораздо точнее можно сказать по шкале Фаренгейта.
Ей, кстати, пользуются практически только в США, плюс с некоторых небольших и совсем крохотных странах Карибского бассейна.
Шкала Цельсия (°C): Вода как эталон
На 18 лет позже, чем Фаренгейт, свою шкалу создал шведский астроном Андерс Цельсий. Интересно, что изначально в 1742 году он предложил свою шкалу в перевёрнутом виде: 0°C означал кипение воды, а 100°C - её замерзание. Современный вид шкале придал Карл Линней, поменяв точки местами.
Особого смысла рассказывать о шкале Цельсия нет, мы все ей пользуемся и она удобна, скажу лишь, как она появилась. Цельсий стремился создать универсальную систему, основанную на природных явлениях. Вода — ключевой ресурс для жизни, и её фазовые переходы (лёд-вода-пар) легко воспроизвести в любых условиях. Температуры именно этих фазовых переходов Цельсий и взял за ориентир, а интервал между ними разделил на 100 делений, что соответствовало десятичной системе счисления.
Точность такой шкалы была ниже, чем у Фаренгейта, но Цельсий хотел упростить метеорологические наблюдения и научные эксперименты и ему это удалось, шкала очень быстро прижилась в Европе благодаря простоте и понятности ключевых точек, которые соответствовали температурам при которых вода превращается в лёд и пар.
Шкала Кельвина (K): Поиск абсолютной истины
Ещё через 100 с небольшим лет, в 1848 году, британский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) разработал термодинамическую шкалу, основанную на концепции абсолютного нуля. Его вдохновили работы Сади Карно о тепловых двигателях и идея, что температура связана с движением частиц.
Кельвин доказал, что существует минимальная температура (-273,15°C), при которой прекращается тепловое движение молекул, то есть жизни замирает. Это стало фундаментом для его шкалы, где 0K — абсолютный ноль, а градация шкалы совпадает с Цельсием для удобства конвертации.
Кельвин не претендовал на замену шкалы Цельсия в быту, она была нужна скорее для научных задач, для решения задач термодинамики, где требуются расчёты, независимые от свойств конкретных веществ (например, воды). Она стала стандартом в науке, так как опирается на законы физики, а не условные эталоны. Именно поэтому в международной системе физических единиц (СИ) температуру измеряют в Кельвинах. Примечательно, что без слова "градусы", то есть в качестве единиц измерения пишут просто букву К без значка °.
Другие шкалы: Почему они возникли и исчезли?
Но были и другие шкалы. На самом деле придумать свою шкалу может любой. Нужно только придумать принцип, по которому он будет работать и разбить шкалу на градусы (шаги).
Шкала Реомюра
В 1730-ом году (после Фаренгейта, но до Цельсия) свою термодинамическую шкалу придумал француз Рене Антуан Реомюр. Он использовал спиртовой термометр, где 0°Ré (ноль градусов Реомюра) — точка замерзания воды, а 80°Ré — кипение. Шаг в 1°Ré соответствовал увеличению объёма спирта на 0,1%. Шкала была популярна в Европе до того, как появилась шкала Цельсия, которая имела десятичную систему и оказалась практичнее.
Шкала Ранкина
Эта шкала была придумана шотландским физиком Уильямом Ранкином в 1859 году (после Кельвина). Идея шкалы была очень простой. Фактически это был аналог Кельвина для шкалы Фаренгейта. 0°R = абсолютный ноль (-459,67°F), а шаг равен 1°F. Поначалу использовалась в англоязычной инженерии в странах, которые в быту использовали шкалу Фаренгейта, но потом уступила место Кельвину из-за глобализации науки.
Ньютоновская шкала
Самой же ранней шкалой измерения температуры была шкала, который придумал небезызвестный Исаак Ньютон в 1701 году. Он использовал льняное масло в термометре. 0°N — таяние льда, а 33°N — кипение воды. Возможно, мы бы и сейчас пользовались его шкалой, но выбранный диапазон был слишком узким, градуировка довольно крупной и грубой, плюс были сложности с льняным маслом.
Почему США не перешли на градусы Цельсия?
Почти весь мир пользуется шкалой Цельсия для измерения температуры. Только лишь США да горстка мелких стран Карибского бассейна сохранили привязанность к шкале Фаренгейта из-за промышленного наследия и удобства в метеорологии: 0–100°F примерно соответствуют диапазону уличных температур в умеренном климате.
В науке Кельвин незаменим, так как связан с фундаментальными законами. Цельсий же остаётся бытовым стандартом, «переводящим» абстрактные K в понятные значения.
Эти три шкалы уживаются вместе, потому что имеют свои преимущества и используются для разных целей. Фаренгейт отражал практические нужды XVIII века, Цельсий стал символом Просвещения с его любовью к природным эталонам, а Кельвин открыл дверь в мир квантовой физики.
Из разных Источников
Оценили 66 человек
114 кармы