编辑:开尔文的定义在2019年国际单位制重新定义后进行了编辑。
在这篇博客文章中,我将讨论温度、温标、温度单位和温度单位转换。
以上图片说明
上面的信息图说明了几种常见温度下温度单位之间的快速比较。当然,室内温度会变化,人体温度也不总是37°C(98.6°F)。此外,水的沸点取决于气压,并不总是准确的100°C。但真正的芬兰桑拿在适当加热时总是至少100°C(212°F)…:-)
不久前,我写了一篇关于压力单位的博客文章,我想写一篇类似的文章会是一个好主意温度单位及其转换.让我们先简单了解一下温度到底是什么,然后看看一些最常见的温度单位,最后是它们之间的转换。
目录
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温度是什么?
温度是一个密集的量,用来描述物质的能量状态.所有的材料都有原子和分子在不断地运动,振动或旋转。把一个困难的课题简化,它们移动得越多,材料的温度就会越高。对象的温度可以通过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。开尔文开尔文是被称为热力学温度(T)的基本物理量的单位,自2019年以来,开尔文被定义为玻尔兹曼常数。
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。所以我们需要一种更具体的方法来表示温度。在最近几个世纪里,已经发展出了几种不同的温标和单位。由于世界不同地区使用了不同的量表,因此仍有几种不同的量表在使用。一些旧的温标的实际规格最初不是很准确(比如人体的体温),但后来,具体和准确的参考点和规格被创建出来。
对于高温,没有任何限制,它有可能达到非常高的温度。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。从理论上讲,所有原子的运动将几乎完全停止,只保留量子力学零点能量。绝对零度温度等于0开尔文,-273.15摄氏度或-459.67华氏度。在外太空,温度非常低,宇宙的平均温度不到3开尔文。
但接下来让我们来看看一些最常见的温标和单位。
国际温标
热力学温度很难测量,已经出版了几种用于实际测量的国际温标:
- 27个;1927年的国际温标
- 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
一些额外的比例尺也被使用,例如,PLTS-2000用于改进0.9 mK…1范围内的极低温测量K(2000年临时低温标尺)。
根据国际协议,洋流90年,规模是基于前面提到的热力学温度(T)。该刻度定义了校准特定种类温度计的方法,使其结果在世界各地都是精确和可重复的。同时,数值也被认为是尽可能接近当时的实际热力学温度(T)。ITS-90温标的实现方法包括定点和固定值之间的温度插值函数。
ITS-90量表中的固定点如下:
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(无度或度号)。开尔文单位于1848年由威廉·汤姆逊(开尔文勋爵)首次提出。
开尔文标度最初是通过将摄氏标度的起点移至绝对零度而开发出来的。随着2019年国际单位制的重新定义,开尔文标度的定义是将玻尔兹曼常数的数值固定为1.380649×10−23 J⋅K−1。
开尔文常用于科学和技术领域。无论如何,它在日常生活中并不常用。ITS-90中开尔文温度的符号是大写字母T90.
摄氏度(°C)
摄氏度是目前国际单位制中温度的衍生单位,开尔文是基本单位。摄氏度的缩写是°C(摄氏度),1摄氏度的大小与1开尔文的大小相同。1742年,瑞典人安德斯·Celsius首次提出了这个单位和实际的摄氏度刻度。摄氏温标的两个主要参考点是水的冰点(或冰的熔点)被定义为0°C水的沸点为100°C。
冰的熔点是一个相对准确的规格(假设你有纯化的冰,并适当地搅拌),但水的沸点在实践中并不是一个准确的温度,因为沸点温度在很大程度上取决于大气压力。由于摄氏度是由开尔文衍生而来的国际单位制单位,它也与its -90有关,其符号是小写字母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。
1摄氏度的大小等于开尔文的大小,0 K等于-273.15℃。
摄氏度单位比开尔文更适合日常使用,在全球范围内很受欢迎,尽管在美国不太常用。摄氏度有时也被称为摄氏。
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。该比额表的两个主要参考点是水的冰点被指定为32°F和体温: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。
如今,华氏温标被重新定义为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,人体的温度约为98华氏度。
在许多地区,华氏温度单位已被摄氏度取代,但在美国和加勒比地区仍在使用华氏温度,在澳大利亚和英国也与摄氏度并行使用。
朗肯(°R,°Ra)
朗肯标度缩写为°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度等于0°R,就像开尔文标度一样。
一个兰金度的大小与一个华氏度的大小相同,但如前所述,零点是非常不同的。
水的冰点等于491.67朗肯度。
兰金量表应用并不广泛。它被用于美国的一些技术领域,但NIST不再推荐使用兰金。
Réaumur(°Ré,°Re)
Réaumur刻度由Réne de Réaumur在1730年引入。它的参考点是水的冰点0°Ré和水的沸点为80°Ré。
Réaumur量表曾在欧洲和俄罗斯的部分地区使用,但在上个世纪已经基本消失。
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为另一个单位的计算公式。
Cgs温度单位
缩写“研究生院理事会”来源于单词"centimetre-gram-second”。正如这些单词所暗示的那样,cgs单位是公制单位的变体,但它用厘米代替米作为长度单位,用克代替公斤作为质量单位。不同的cgs机械单位是由使用这些cgs基本单位衍生出来的。
cgs是一个相当古老的系统,主要被MKS(米千克秒)系统所取代,然后被SI系统所取代。然而,你有时仍然会遇到一些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。
温度单位转换器
我知道上述的换算表可能不是最容易使用的…
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