Visi žino, kad temperatūra matuojama Celsijaus laipsniais. Su fizika susipažinę žmonės žino, kad tarptautinis šio dydžio vienetas yra kelvinas. Istorinė temperatūros sampratos raida ir atitinkami jos nustatymo instrumentai lėmė tai, kad šiuo metu mes naudojame kitas metrines sistemas nei mūsų protėviai. Straipsnyje aptariami klausimai: kas yra Réaumur laipsnis, kada jis buvo naudojamas ir kaip jis susijęs su visuotinai priimtomis temperatūros matavimo skalėmis.
Rene Antoine'as Réaumur
Prieš svarstydami Réaumur skalę, skirtą aplinkinių kūnų temperatūrai nustatyti, atsižvelkite į jos kūrėjo asmenybę.
Rene Réaumur gimė 1683 m. vasario 28 d. Prancūzijos mieste La Rošelyje. Meilę supančio pasaulio moksliniams tyrimams jis pradėjo rodyti nuo ankstyvos vaikystės. Rene domėjosi fizika, matematika,astronomija, teisė, filosofija, biologija, metalurgija, kalbos ir daugelis kitų disciplinų.
Sulaukęs 25 metų jis tampa Prancūzijos mokslų akademijos nariu ir iškart pradeda patikėti rimtų mokslo projektų įgyvendinimą nacionaliniu mastu. Būdamas Mokslų akademijos nariu, Réaumur kasmet 50 metų publikavo mokslinį darbą. Daugelis jo darbų apie vabzdžių tyrimą, taip pat apie metalų savybių tyrimą buvo išversti į anglų ir vokiečių kalbas. Jo amžininkai jį vadino XVIII amžiaus Plinjumi.
Mokslininkas mirė sulaukęs 74 metų, nukritęs nuo žirgo per vieną iš jodinėjimų. Po savęs Réaumuras paliko mokslinius rankraščius, kurie užėmė 138 aplankus.
Naujos temperatūros skalės atidarymas
XVIII amžiaus pradžioje pasaulyje nebuvo visuotinai priimtos kūnų temperatūros matavimo skalės. 1731 m., Atlikęs termodinaminius eksperimentus, Rene Reaumur pasiūlė naudoti temperatūros skalę, kuri pradėjo vadintis jo pavarde. Ši skalė pirmaujančiose Europos šalyse, ypač Prancūzijoje, Vokietijoje ir Rusijoje, naudojama daugiau nei 100 metų. Galiausiai ją pakeitė Celsijaus skalė, kuri plačiai naudojama ir šiandien.
Įdomu pastebėti, kad Réaumuras pasiūlė naudoti savo skalę 11 metų anksčiau nei tai padarė Celsijus.
Eksperimentai, kurių metu buvo išrasta Réaumur skalė
Eksperimentai, įkvėpę mokslininką išrasti naują skalę, yra labai paprasti. Jie yra tokie: Réaumur išsikėlė tikslą išmatuoti pereinamąją temperatūrą tarp žmonėms gyvybiškai svarbaus skysčio - vandens - agregacijos būsenų, tai yra nustatyti, kada jis pradeda kristalizuotis, kai susidaro ledas, o kada - užvirina ir virsta garais. Šiuo tikslu mokslininkas nusprendė panaudoti alkoholio termometrą, kurį sukūrė pats.
Reaumur termometras buvo maždaug 1,5 metro aukščio stiklinis vamzdelis, kuris ties pagrindu išsiplėtė į maždaug 10 cm skersmens indą. Vamzdis buvo pripildytas etilo alkoholio ir vandens mišinio ir užsandarintas iš abiejų galų. Būtent alkoholio mišinys buvo pasirinktas darbiniu skysčiu, nes ši alkoholinė medžiaga turi 4 kartus didesnį šiluminio plėtimosi koeficientą nei vanduo. Pastarasis faktas reiškia, kad alkoholio kolonėlės lygis yra labai jautrus temperatūros pokyčiams, todėl juo galima tiksliai išmatuoti atitinkamą kiekį.
Nustatęs 0 laipsnių alkoholio stulpelio lygį termometre, kai jo pagrindas nuleistas į tirpstantį ledą, Réaumur išmatavo šią vertę įdėjęs prietaisą į verdantį vandenį. Mokslininkas pastebėjo, kad jei pradinis alkoholio stulpelio aukštis yra 1000 vienetų, tai galutinė jo vertė yra 1080 vienetų. Skaičius 80, kaip skirtumą tarp karšto ir š alto termometro stulpelio lygių, Réaumur pastatė į savo temperatūros skalės pagrindą.
oktalinė skalė
Kaip sakyta, 0 laipsnių Reaumur skalėje (°R) atitinka ledo lydymosi (tirpimo) temperatūrą, o 80 °R – vandens virimo temperatūrą. Tai reiškia,kad prancūzų mokslininko pasiūlyta skalė yra aštuoniasdešimt dešimtųjų, o tai išskiria ją nuo Celsijaus ar Kelvino skalių, kurios yra pagrįstos skaičiumi 100. Pastarasis faktas, be abejo, lėmė laipsnišką jos išstūmimą šiomis skalėmis. Mūsų skaičių sistema yra dešimtainė, todėl naudoti tokius skaičius kaip 10, 100 ir tt yra daug patogiau nei tarpines reikšmes.
Santykis su Celsijaus ir Kelvino skalėmis
Kaip minėta aukščiau, Réaumur temperatūra dabar beveik niekur nenaudojama, tačiau kartais ji naudojama ruošiant cukraus sirupą ir gaminant karamelę. Todėl reikėtų pateikti formules, kaip konvertuoti Reaumur laipsnius į Celsijaus ir Kelvinus. Šios formulės yra tokios:
- C=1, 25R;
- K=1, 25R + 273, 15.
Pateiktose išraiškose R, C, K - atitinkamai Réaumur, Celsijaus ir Kelvino laipsniai. Patikrinti pirmosios formulės teisingumą yra gana paprasta: į ją pakeičiame 80 ° R vertę, kai vanduo užverda. Tada gauname: C \u003d 1, 2580 \u003d 100 ° C, o tai tiksliai atitinka šio skysčio virimo temperatūrą normaliomis sąlygomis pagal mums žinomą skalę.
Be to, čia yra atvirkštinės Celsijaus ir Kelvino laipsnių konvertavimo į Réaumur formules:
- R=0,8C;
- R=0,8K – 218,52.
Atkreipkite dėmesį, kad Reaumur nulis laipsnių sutampa su šia Celsijaus temperatūra.
Problemos sprendimo pavyzdys
Kaip matyti iš ankstesnės pastraipos formulių, konvertavimas tarp skirtingų matavimo skaliųtemperatūra pakankamai lengva. Išspręskime paprastą uždavinį: „Karamelės gamyboje buvo naudojamas Réaumur laipsnių kalibruotas termometras, kuris ruošiant saldainius rodė 123° R. Kiek laipsnių rodytų termometras, jei būtų kalibruotas iki Celsijaus skalė?"
Naudodami Réaumur laipsnių konvertavimo į Celsijaus formulę, gauname: C=1,25123=153,75 °C. Kad sprendimas būtų išsamus, šiuos laipsnius taip pat paverčiame Kelvino verte, gauname: K \u003d 1,25123 + 273, 15 \u003d 426,9 °K.
