在这篇博客文章中,我将讨论温度、温度标度、温度单位和温度单位转换。
以上图片的解释
上面的信息图展示了几种常见温度的温度单位之间的快速比较。当然,室温会变化,人的体温也不总是37°C(98.6°F)。此外,水的沸点取决于空气压力,并不总是正好100°C。但是真正的芬兰桑拿在适当加热的情况下至少能达到100°C(212°F)。
不久前,我写了一篇关于压力单位的博客文章,我想这将是一个好主意,写一个类似的单位温度单位及其转换.让我们先简短地看看温度到底是什么,然后看看一些最常见的温度单位,最后看看它们之间的转换。
表的内容
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温度是什么?
温度是一个密集的量,描述了物质的能量状态.所有的物质都有不断运动、振动或旋转的原子和分子。一个困难的主题简化了,它们移动得越多,材料的温度就会越高。物体的温度可以用原子和分子的平均动能,这是一个我们相对容易理解的温度定义。开尔文是一个基本物理量的单位,称为热力学温度(T),目前被定义为水三相点(准确地0.01°C / 32.02°F)。
那么,什么是热的,什么是冷的?
这都是相对的,所以热和冷这些术语不是很准确或科学的。所以我们需要一个更具体的方法来表示温度。几个世纪以来,人们发展出了几种不同的温标和单位。由于不同的尺度在世界的不同地方被使用,仍然有几种不同的尺度在使用。一些旧温度表的实际规格最初不是很精确(比如人体的体温),但后来,具体而准确的参考点和规格被创造出来。
对于高温,实际上没有任何极限,它可以达到非常高的温度。例如,太阳表面的温度是5800开尔文,而太阳内部的温度高达1360万开尔文。
但是对于低温,有一个非常具体的极限,就是绝对零度的温度,这是可能的最低温度。绝对零度是一种可能永远无法达到的理论状态。理论上,所有原子的运动将几乎完全停止,只保留量子力学的零点能量。绝对零度等于0开尔文,-273.15摄氏度或-459.67华氏度。在外层空间,温度很低宇宙的平均温度低于3k。
下面让我们来看看一些最常见的温标和单位。
国际温标
热力学温度是很难测量的,已经发表了几种国际实际测量温标:
- 27个;1927年国际温度表
- IPTS-48;1948年国际实用温标
- 进行- 68;1968年国际实用温标
- - 90;1990年国际温标
还使用了一些额外的标度,例如,PLTS-2000用于改进0.9 mK…1范围内的极低温的测量K(2000年暂定低温标度)。
根据国际协议,目前90年,规模是基于前面提到的热力学温度(T)。该刻度定义了在全世界范围内校准特定种类温度计的方法,其结果是精确的和可重复的。同时,数值被认为是尽可能接近实际的热力学温度(T)。ITS-90温标的实现方法包括不动点和在固定值之间插值温度的函数。
it -90量表的固定点如下:
温度单位
K (K)
开尔文是国际单位制中温度的基本单位(国际单位制)。开尔文单位的缩写是K(没有度数和度数符号)。开尔文单位最早由威廉·汤姆森(开尔文勋爵)于1848年提出。
正如前面提到的,开尔文现在被定义为水三相点的热力学温度的分数1/273.16,绝对零度为0k。1开尔文的大小等于1摄氏度。融化冰的温度为273.15 K(水的三相点为273.16 K)。
开尔文常用于科学技术领域。不管怎么说,它在日常生活中使用得并不多。在ITS-90中,开氏温度的符号是大写字母T90.
开尔文的新定义有望在不久的将来公布,它将开尔文与玻尔兹曼常数联系起来,继续用基本物理常数定义所有SI单位的工作。
摄氏度(°C)
摄氏是目前国际单位制中温度的派生单位,开尔文是基本单位。摄氏的缩写是°C(摄氏度),一摄氏度的大小相当于一开尔文的大小。1742年,瑞典人安德斯·摄氏度首次提出了这个单位和实际的摄氏温标。摄氏温标的两个主要参考点是水的冰点(或冰的熔点)定义为0°C水沸点在100°C。
冰的熔点是一个相对准确的标准(假设你有提纯的冰,并且它被适当地搅拌了),但是在实践中,水的沸点不是一个如此精确的温度,因为沸点的温度在很大程度上取决于大气压。由于摄氏度是由开尔文衍生出来的国际单位制单位,它也与its -90相连,它的符号是小写字母t90.在ITS-90中,冰的熔点略低于0°C,水在常压下的沸点约为99.974°C。
摄氏单位比开尔文更适合日常使用,在全球范围内非常流行,尽管在美国使用的不是很多。摄氏温度有时也称为摄氏温度。
氏度(°F)
华氏单位的缩写是°F。华氏温标是由荷兰人加布里埃尔·华氏在1724年首次提出的。比例尺的两个主要参考点是水的冰点,指定为32°F人体的温度在96°F。
在实践中,很容易看出人体的温度并不是一个非常精确的定义。
现在华氏刻度被重新定义,冰的熔点正好是华氏32度,水的沸点正好是华氏212度。根据修正后的标准,人体温度约为98华氏度。
在许多地区,华氏度已经被摄氏度取代作为温度单位,但华氏度仍然在美国、加勒比地区使用,在澳大利亚和英国也与摄氏度并行使用。
兰金(°R,°Ra)
朗金刻度缩写为°R或°Ra。兰金温标是苏格兰人威廉·兰金在1859年提出的,比开尔文温标晚了几年。兰金量表的参考点是绝对零点等于0°R,就像开氏温标一样。
一个朗氏度的大小和一个华氏度的大小是一样的,但正如前面提到的,零点是非常不同的。
水的冰点等于491.67朗金度。
兰金量表并不是一个广泛使用的量表。它在美国的一些技术领域被使用,但NIST不再推荐使用兰金。
列氏寒暑表(°再保险、°再保险)
Réaumur量表是在1730年由Réne de Réaumur引入的。它的参考点是水的冰点0°再保险和水沸点在80°再保险。
Réaumur刻度曾在欧洲和俄罗斯的一些地区使用,但在上个世纪主要消失了。
温度单位之间的转换
下表提供了将温度读数从一个单位转换到另一个单位的计算公式。
Cgs温度单位
缩写“研究生院理事会”来自于“centimetre-gram-second”。正如这些词所暗示的,cgs系统是公制的一个变体,但它使用厘米代替米作为长度的单位,使用克作为质量的单位,而不是公斤。不同的cgs机械单位来自于使用这些cgs的基础单位。
cgs是一个相当旧的系统,大部分已经被MKS(米-千克-秒)系统所取代,然后被SI系统所取代。然而,你有时还是会遇到一些cgs单位。
cgs系统没有自己的温度单位,所以它使用相同的温度单位:开尔文、摄氏度和华氏度。
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我知道上面提到的换算表可能不是最容易使用的…
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