Tемпературне скале¶

На почетку смо рекли да је основна јединица за температуру келвин, а да се у свакодневном животу често користи степен Целзијуса. Још кад додамо да се у Америци користи степен Фаренхајта, а да су се у Европи раније користиле и Реомирова и Ранкинова и Ремерова скала, настаје права збрка. Због чега постоје различите скале и има ли неке везе између њих?

И код других физичких величина током историје постојале су разне јединице мере. Сетимо се да су, пре метра, за дужину коришћене и стопа, јард, лакат, хват, аршин… Слично је било и са температуром. Ипак најдуже се задржала баш Целзијусова скала и она је и даље у најширој примени у свету.

Андерс Целзијус (Anders Celsius,1701 — 1744), шведски астроном, око 1740. г., предложио је да се за основне тачке скале узму температуре топљења леда и кључања воде. За нулу (0 °‍C) узета је температура на којој вода замрзава односно на кој се лед топи док је 100 °‍C узета температура на којој вода кључа на нормалном атмосферском притиску. За један степен скале узета је вредност стотог дела разлике ове две температуре. Скала је равномерно продужена и означена изнад 100 °‍C и испод 0 °‍C.

У XIX веку теоријска физика је јасно показала да постоји најнижа могућа темепература, апсолутна нула и да износи око −273 °C а да материја не може имати нижу темепературу од ње. Британски физичар Келвин (William Thomson Kelvin, 1824 — 1907) предложио је да се та температура узме за почетну а да степен скала буде исти као онај на Целзијусовој скали. Прелаз из Целзијусове скале у Келвинову врло је једноставан само треба додати 273 степена. И запамтите да се температура у степенима Целзијуса означава малим латиничним словом t тако да важи:

T = t + 273

Када у америчким филмовима главни јунак има температуру од 100 степени, не брините, глава му неће прокључати јер је реч о степенима Фаренхајта 100 °F и само је мало прехлађен јер има температуру од 37,7 ° C. Главни „кривац“ за ову збрку је немачки физичар Фаренхајт (Daniel Gabriel Fahrenheit,1686 — 1736) који је почетком XVIII века направио температурну скалу која је дуго важила у Европи а затим у Америци у којој је остала у употреби до данашњих дана. За почетак своје скале (0 °F) узео је најнижу температуру која се могла остварити у лабораторијским условима тог времена уз помоћ смеше воде, леда и амонијум хлорида. Та температура износи око минус 17.8°C.Мада неки тврде да је ту температуру одабрао као најнижу температуру, коју је измерио у Гдањску 1709. године, где је тада живео, ипак је истинитија она прва варијанта. Да би ствар још била компликованија, нама који нисмо навикли на ову скалу, за температуру топљења леда (0 ° C) узео је вредност од 32 °F а за кључање воде 212 °F. Тако да Целзијусовом распону од 100 степени одговара распон од 180 Фаренхајтових. За прелаз из Фаренхајтових у Целзијусове формула није тако једноставна као она за Келвинову скалу:

Ипак много је лакше да на часу информатике направиш програм који ће сам температуру претварати из једне у другу скалу тако да микробит термометар показује температуру у жељеној скали.

Температуру, која је веома битна за живот на Земљи, има и ваздух. Ваздух се не загрева директно од Сунчевих зрака, него се прво загреје Земљина површина која својим зрачењем греје ваздух. О томе ће бити више речи у наредним лекцијама. Температуре ваздуха и земљишта такође се мере термометрима. термометри за мерење температуре ваздуха налазе се у метеоролошким кућицама које представљају бели заклони на висини 1,5-2m изнад травнате површине. Температура ваздуха се у целом свету мери у оваквим условима како би подаци могли да се упоређују. У самој метеоролошкој кућици потоје два обична термометра који мере тренутну температуру ваздуха и уколико не показују исту вредност рачун се средња вредност. Поред њих ту су још и максимални и минимални термометар чије се игле током дана заглаве на највишој односно најнижој измереној вредности и помоћу њих знамо колико је износила највиша и најнижа температура ваздуха током дана. овде би могла и скица унутрашњости кућице, у прилогу ћу послати фотку каква би се требала скицирати. Температура земљишта се мери од дубине од 5cm до дубине од 1m. Температура земљишта се мери убодним термометро

Уради сам

Република Србија има организовану службу која бележи податке о временским приликама. То је од велике важности за саобраћај, пољопривреду, као и за све остале привредне гране.

1. Посети сајт Републичког хидрометеоролошког завода Србије (http://www.hidmet.gov.rs/).

2. У менију са леве стране, кликни на Метеорологија → Климатологија → Нормале.

3. На мапи или у списку станица за осматрање одабери мерну станицу која је најближа твом месту, пронађи нормалне вредности, најниже и највише температуре у периоду од 1981. до 2010. г

4. У програму за табеларне прорачуне, креирај нову радну свеску, у којој ћеш креирати табелу са траженим подацима.

5. Креирај и визуелно прикажи однос између нормалне вредности и минималне и нормалне вредности и максималне температуре.

6. На основу приказаног односа температура шта можеш да закључиш? Подели свој закључак и решење са наставником - цом и другарима из одељења.

Као што си већ прочитао - ла за мерење температуре користи се неколико температурних скала. Најчешће се користи Целзијусова температурна скала (ознака °C). На енглеском говорном подручју употребљава се фаренхајт (ознака °F или deg). Често се сусрећемо и са келвином (ознака К) који представља јединицу апсолутне температуре у Међународном систему мерних јединица. Допуните следећу табелу:

Ево прилике да провериш своје знање, покушај да даш одговоре на следећа питања:

Q-33: Спој агрегатно стање воде са одговарајућим степеном на Целзијусовој скали.
• aпсолутна нула
• -273,15
• кључање воде
• 100
• смрзавање воде
• 0

Q-34: Спој агрегатно стање воде са одговарајућим Келвиновим степеном.
• aпсолутна нула
• 0
• кључање воде
• 373,1339
• смрзавање воде
• 273,15

Q-35: Спој агрегатно стање воде са одговарајућим степеном на Фаренхајтовој скали.
• aпсолутна нула
• -459,67
• кључање воде
• 211,971
• смрзавање воде
• 32

Следећи корак је да провериш да ли си исправно попунио/ла горњу табелу. Твој задатак је да креираш дигитални термометар који мери температуру ваздуха и приказује је у све три температурне скале (Целзијус, Фаренхајт и Келвин). Креирање дигиталног термометра можеш реализовати у онлајн окружењу Мејккод коришћењем визуелног програмског језика или коришћењем текстуалног програмског језика у Мју едитору. За креирање дигиталног топломера потребно ти је:

• један микробит

• паковање батерија

• УСБ кабл

• МakeCode (Мејккод) окружење или Мју едитора.

Микробит нема никакав посебан сензор за очитавање температуре. Температура коју ћеш очитавати на микробиту је заправо температура његовог процесора.

Из физике сте научили да се:

• Температура се из целзијуса у келвине претвара помоћу формуле: K = ° C + 273,15.

• Температура се из целзијуса у фаренхајте претвара помоћу формуле: F = 1.8* ° C + 32.

У доњој табели можеш видети приказ кода за мерење температуре у све три температурне скале:

Коришћењем дигиталног термометра, у доњу табелу унеси измерене вредности (у све три температурне скале) у учионици и дворишту школе. Термературу мери у различитим деловима дана.

Провери своје знање

Q-36: Основна јединица за мерење температуре у SI је степен Целзијуса (0 ° C). Означи тачан одговор.

• Тачно
• Иако се често користи, одговор није тачан!
• Нетачно
• Браво! Тачно сте одговорили!

Q-37: Ако се температура повећа за 10 ° C значи да се повећала за 10 K. Означи тачан одговор.

• Тачно
• Одговор је исправан!
• Нетачно
• Покушајте поново!

Q-38: При загревању од 0 ° C до + 4 ° C вода се шири.

• Тачно, вода се у том опсегу понаша супротно и та појава назива се температурна аномалија воде.
• Нетачно
• Нетачно, вода се у том опсегу понаша супротно и та појава назива се температурна аномалија воде.
• Тачно

• Како се температура мења током дана?

• Од чега зависи?

• Шта закључујеш?

  • Подели своје закључке са својим наставником/цом.