Kaikki tietävät, että lämpötila mitataan Celsius-asteina. Fysiikkaan perehtyneet ihmiset tietävät, että tämän suuren kansainvälinen yksikkö on kelvin. Lämpötilan käsitteen ja sitä vastaavien mittausinstrumenttien historiallinen kehitys on johtanut siihen, että tällä hetkellä käytämme muita metrijärjestelmiä kuin esi-isämme. Artikkelissa käsitellään kysymyksiä: mikä on Réaumur-aste, milloin sitä on käytetty ja miten se liittyy yleisesti hyväksyttyihin lämpötilan mittausasteikoihin.
Rene Antoine Réaumur
Ennen kuin harkitset Réaumur-asteikkoa ympäröivien kehojen lämpötilan määrittämiseen, harkitse sen luojan persoonallisuutta.
Rene Réaumur syntyi 28. helmikuuta 1683 Ranskan La Rochellen kaupungissa. Hän alkoi osoittaa rakkautta ympäröivän maailman tieteelliseen tutkimukseen varhaisesta lapsuudesta lähtien. Rene oli kiinnostunut fysiikasta, matematiikasta,tähtitiede, laki, filosofia, biologia, metallurgia, kielet ja monet muut tieteenalat.
25-vuotiaana hänestä tulee Ranskan tiedeakatemian jäsen, ja hän alkaa välittömästi uskoa vakavien tieteellisten hankkeiden toteuttamisen kansallisessa mittakaavassa. Tiedeakatemian jäsenenä Réaumur julkaisi tieteellisen työn joka vuosi 50 vuoden ajan. Monet hänen hyönteisten ja metallien ominaisuuksien tutkimista käsittelevistä teoksistaan käännettiin englanniksi ja saksaksi. Hänen aikalaisensa kutsuivat häntä Pliniusiksi 1700-luvulta.
Tutkija kuoli 74-vuotiaana putottuaan hevoselta yhden ratsastuksen aikana. Réaumur jätti itsensä jälkeen tieteellisiä käsikirjoituksia, jotka veivät 138 kansiota.
Uuden lämpötila-asteikon avaaminen
1700-luvun alussa maailmassa ei ollut yleisesti hyväksyttyä asteikkoa ruumiiden lämpötilan mittaamiseksi. Vuonna 1731 Rene Reaumur ehdotti termodynaamisten kokeiden seurauksena lämpötila-asteikon käyttöä, joka alkoi kantaa hänen sukunimeään. Tätä asteikkoa on käytetty yli 100 vuotta Euroopan johtavissa maissa, erityisesti Ranskassa, Saksassa ja Venäjällä. Sen syrjäytti lopulta Celsius-asteikko, joka on edelleen laaj alti käytössä.
On mielenkiintoista huomata, että Réaumur ehdotti asteikkonsa käyttöä 11 vuotta ennen kuin Celsius teki.
Kokeet, jotka johtivat Réaumur-asteikon keksimiseen
Kokeet, jotka inspiroivat tutkijaa keksimään uuden mittakaavan, ovat hyvin yksinkertaisia. Ne ovat seuraavat: Réaumur asetti itselleen tavoitteeksi mitata ihmisille elintärkeän nesteen – veden – aggregaatiotilojen välistä siirtymälämpötilaa, eli määrittää, milloin se alkaa kiteytyä jään muodostuessa ja milloin se alkaa keitetään ja muuttuu höyryksi. Tätä tarkoitusta varten tiedemies päätti käyttää alkoholilämpömittaria, jonka hän suunnitteli itse.
Reaumurin lämpömittari oli noin 1,5 metriä korkea lasiputki, joka laajeni pohj alta halkaisij altaan noin 10 cm:n astiaksi. Putki täytettiin etyylialkoholin ja veden seoksella ja suljettiin molemmista päistä. Alkoholiseos valittiin käyttönesteeksi, koska tällä alkoholipitoisella aineella on 4 kertaa suurempi lämpölaajenemiskerroin kuin vedellä. Jälkimmäinen tosiasia tarkoittaa, että alkoholipylvään taso on erittäin herkkä lämpötilan muutoksille, joten sillä voidaan mitata kyseinen määrä tarkasti.
Asettamalla lämpömittarin alkoholipylvään tason 0 asteeseen, kun sen pohja lasketaan sulavaan jäähän, Réaumur mittasi tämän arvon asettamalla laitteen kiehuvaan veteen. Tiedemies huomasi, että jos alkoholipylvään alkukorkeus on 1000 yksikköä, niin sen lopullinen arvo on 1080 yksikköä. Numeron 80, erotuksena lämpömittarin sarakkeen kuuman ja kylmän tason välillä, Réaumur asetti lämpötila-asteikkonsa pohjalle.
oktaaliasteikko
Kuten sanottiin, 0 astetta Réaumurin asteikolla (°R) vastaa jään sulamislämpötilaa ja 80 °R veden kiehumispistettä. Se tarkoittaa,että ranskalaisen tiedemiehen ehdottama asteikko on kahdeksankymmentä desimaalia, mikä erottaa sen Celsius- tai Kelvin-asteikoista, jotka perustuvat numeroon 100. Jälkimmäinen tosiasia ilmeisesti johti sen asteittaiseen siirtymiseen näillä asteikoilla. Numerojärjestelmämme on desimaali, joten lukujen, kuten 10, 100 ja niin edelleen, käyttäminen on paljon helpompaa kuin väliarvot.
Suhde Celsius- ja Kelvin-asteikkojen kanssa
Kuten edellä mainittiin, Réaumur-lämpötilaa ei käytetä nykyään lähes missään, mutta joskus sitä käytetään sokerisiirapin valmistuksessa ja karamellin valmistuksessa. Siksi kaavat Reaumur-asteiden muuntamiseksi Celsius- ja Kelvin-asteiksi tulisi antaa. Nämä kaavat ovat seuraavat:
- C=1, 25R;
- K=1, 25R + 273, 15.
Esitetyissä lausekkeissa R, C, K - asteet Réaumur, Celsius ja Kelvin, vastaavasti. Ensimmäisen kaavan oikeellisuuden tarkistaminen on melko yksinkertaista: korvaamme siihen arvon 80 ° R, jossa vesi kiehuu. Sitten saamme: C \u003d 1, 2580 \u003d 100 ° C, mikä vastaa täsmälleen tämän nesteen kiehumispistettä normaaleissa olosuhteissa meille tutulla asteikolla.
Tässä on myös käänteiset kaavat Celsius-asteiden ja Kelvinin muuntamiseksi Réaumuriksi:
- R=0,8C;
- R=0,8K - 218,52.
Huomaa, että Réaumurin nolla astetta osuu tähän celsiuslämpötilaan.
Esimerkki ongelmanratkaisusta
Kuten edellisen kappaleen kaavoista näkyy, muunnos eri mitta-asteikkojen välillälämpötila on riittävän helppoa. Ratkaistaan yksinkertainen ongelma: "Karamellin valmistuksessa käytettiin Réaumur-asteisiin kalibroitua lämpömittaria, joka makeisten valmistuksen aikana osoitti arvoa 123 ° R. Kuinka monta astetta lämpömittari näyttäisi, jos se olisi kalibroitu Celsius-asteikko?"
Käyttämällä kaavaa Réaumur-asteiden muuntamiseksi Celsius-asteiksi saadaan: C=1,25123=153,75 °C. Ratkaisun täydellisyyden vuoksi muunnamme myös nämä asteet Kelvin-arvoiksi, saamme: K \u003d 1,25123 + 273, 15 \u003d 426,9 °K.
