Các loại đơn vị đo nhiệt độ

Thảo luận trong Rao vặt khác bắt đầu bởi antechbff, 07/09/2020 08:25

1. 

   antechbff Thành viên mới

   Tham gia ngày:

   15/01/2020

   Bài viết:

   42

   Đã được thích:

   0

   Chat với:

   antechbff

   Các loại đơn vị đo nhiệt độ

   8.0 trên 10 được 4 bình chọn

   Nhiệt độ là gì ?

   Trước khi vào nội dung chính chúng ta sẽ tìm hiểu sơ lược về các thông tin liên quan nhé. Nhiệt độ được xem như một tính chất vật lý của vật chất, nó biểu thị sự “nóng” và “lạnh” của vật chất đó. Khi vật có nhiệt độ cao thì sẽ nóng hơn và ngược lại sẽ lạnh khi có nhiệt độ thấp hơn. Nhiệt độ được đo bằng dụng cụ đo là nhiệt kế, chúng có rất nhiều đơn vị đo lường khác nhau và giữa các đơn vị ấy sẽ có mối liên hệ với nhau thông qua các công thức đã được chứng minh.

   

   Thuật ngữ độ được sử dụng trong một số thang đo nhiệt độ. Ký hiệu ° thông thường được sử dụng, tiếp theo sau nó là ký tự để chỉ đơn vị, ví dụ °C để chỉ độ Celsius (hay độ bách phân hoặc độ C). Trong một số ngôn ngữ nước ngoài như trong tiếng Anh, để chỉ sự chênh lệch nhiệt độ đôi khi người ta còn sử dụng cách viết ngược lại. Chẳng hạn 100 C° hay “100 Celsius degrees” là sự chênh lệch nhiệt độ trong khi 100°C hay “100 degrees Celsius” là nhiệt độ thực tế của vật hay chất đó.

   Trong hệ đo lường quốc tế (SI) thì nhiệt độ được đo bằng đơn vị Kelvin, ký hiệu là K. Trong đời sống ở Việt Nam và nhiều nước, nó được đo bằng độ C (1 độ C sẽ bằng 274,15 độ K). Trong đời sống ở nước Anh,Mỹ và một số nước khác, nó được đo bằng độ F (1 độ F bằng 255,927778 K) chú thích: ⁰F = (1,8 x ⁰C) + 32, hay 1 độ C bằng 1.8 độ F, nhưng mức xuất phát thang đo khác nhau, tính ra nhiệt độ cơ thể người khoảng hơn 98 ⁰F).

   Có các loại đơn vị đo nhiệt độ nào ?

   Vì sao chúng ta cần tìm hiểu về vấn đề có bao nhiêu loại đơn vị đo nhiệt độ ? Có thể giải thích vấn đề này như sau, hầu hết trên thế giới đều có những nền văn minh phát triển theo suốt chiều dài lịch sử của họ đúng không nào. Và Việt Nam mình cũng thế, trong quá trình hình thành và phát triển về khoa học – kỹ thuật, con người tại từng quốc gia sẽ nghiên cứu và cho ra đời những định luật, những sáng kiến và trong đó có cả những đại lượng vật lý (kèm theo đơn vị đo của chúng). Tuy nhiên vì tự tìm tòi và nghiên cứu nên không khỏi có sự khác nhau về đơn vị đo giữa các quốc gia. Đó là lý do vì sao nước ta dùng độ C còn một số nước khác dùng độ F. Và tóm lại thì để cho các bạn dễ dàng hình dung, chúng ta sẽ có một số loại đơn vị nhiệt độ như sau:

   • Độ Celsius (°C đọc là độ C hay độ bách phân)
   • Độ Delisle (°De đọc là độ De)
   • Độ Fahrenheit (°F đọc là độ F)
   • Độ Newton (°N đọc là độ Newton)
   • Độ Rankine (°R hay °Ra)
   • Độ Réaumur (°R đọc là độ R)
   • Độ Rømer (°Rø)
   • Độ Kelvin (°K) là tên gọi cũ của đơn vị đo lường của nhiệt độ trong SI. Từ năm 1967 nó đã được đơn giản hóa đi thành kelvin, với ký hiệu là K.
   • Độ Wedgwood
   • Bên cạnh đó còn có độ Plank, Gas Mark, nhiệt độ tương đồng,… 

   Độ Celsius:

   Có lẽ đơn vị đo nhiệt độ này là gần gũi với chúng ta nhất đúng không nào, vì chúng ta sử dụng nó hằng ngày mà. Độ Celsius, °C hay độ bách phân là đơn vị đo nhiệt độ được đặt tên theo nhà thiên văn học người Thụy Điển Anders Celsius (1701–1744). Ông là người đầu tiên đề ra hệ thống đo nhiệt độ căn cứ theo trạng thái của nước với 100°C (212 độ Fahrenheit) là nước sôi và 0°C (32 độ Fahrenheit) là nước đá đông ở khí áp tiêu biểu (standard atmosphere) vào năm 1742. Tuy nhiên hai năm sau nhà khoa học Carolus Linnaeus đảo ngược hệ thống đó và lấy 0 độ là nước sôi và 100 là nước đá đông. Hệ thống này được gọi là hệ thống centigrade tức bách phân và danh từ này được dùng phổ biến cho đến nay mặc dù kể từ năm 1948, hệ thống nhiệt độ này đã chính thức vinh danh nhà khoa học Celsius bằng cách đặt theo tên của ông.

   

   Một lý do nữa Celsius được dùng thay vì centigrade là vì thuật ngữ “bách phân” cũng được sử dụng ở lục địa châu Âu để đo một góc phẳng bằng phần vạn của góc vuông. Ở Việt Nam, độ C được sử dụng phổ biến nhất cho đến tận ngày này. Và chúng ta có thể bất gặp chúng trong hầu hết những gì liên quan đến nhiệt độ như nhiệt kế, đồng hồ đo nhiệt độ, máy đi nhiệt độ,vv…

   Độ Kelvin:

   Trong hệ thống đo lường quốc tế (SI) thì Kelvin là một đơn vị đo lường cơ bản cho nhiệt độ. Nó được kí hiệu bằng chữ K. Mỗi độ K trong nhiệt giai Kenvin (1K) bằng một độ trong nhiệt giai Celsius (1 °C) và 0 °C ứng với 273,15K. Thang nhiệt độ này được lấy theo tên của nhà vật lý, kỹ sư người Ireland William Thomson, nam tước Kelvin thứ nhất.

   Nhiệt độ trong nhiệt giai Kelvin đôi khi còn được gọi là nhiệt độ tuyệt đối, do 0K ứng với nhiệt độ nhỏ nhất mà vật chất có thể đạt được. Tại 0K, trên lý thuyết, mọi chuyển động nhiệt hỗn loạn đều ngừng. Thực tế chưa quan sát được vật chất nào đạt tới chính xác0K; chúng luôn có nhiệt độ cao hơn 0K một chút, tức là vẫn có chuyển động nhiệt hỗn loạn ở mức độ nhỏ. Ngay cả những trạng thái vật chất rất lạnh như ngưng tụ Bose – Einstein cũng có nhiệt độ lớn hơn 0K.

   

   Quan sát này phù hợp với nguyên lý bất định Heisenberg, nếu vật chất ở chính xác 0K luôn tìm được hệ quy chiếu trong đó vận tốc chuyển động của chúng là 0 và vị trí không thay đổi, nghĩa là đo được chính xác cùng lúc vị trí và động lượng của hệ vi phạm nguyên lý bất định. Nhiệt độ của hơi nước đang sôi là 546. Định nghĩa: Kelvin(K) là 1/273,16 của nhiệt độ nhiệt động lực học của điểm ba (điểm ba thể hay điểm ba pha) của nước(1967).

   Độ Fahrenheit:

   Độ Fahrenheit hay còn gọi là độ F, là một thang nhiệt độ được đặt theo tên nhà vật lý người Đức Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 – 1736). Fahrenheit phát triển thang nhiệt độ của ông sau khi viếng thăm nhà thiên văn học người Đan Mạch Ole Rømer ở Copenhagen. Rømer đã tạo ra chiếc nhiệt kế đầu tiên mà trong đó ông sử dụng hai điểm chuẩn để phân định. Trong thang Rømer thì điểm đóng băng của nước là 7.5॰, điểm sôi là 60॰ và thân nhiệt trung bình của con người theo đó sẽ là 22,5 độ theo phép đo của Rømer.

   

   Fahrenheit chọn điểm số không trên thang nhiệt độ của ông là nhiệt độ thấp nhất của mùa đông năm 1708 – 1709, một mùa đông khắc nghiệt, ở thành phố Gdansk (Danzig) quê hương ông. Bằng một hỗn hợp, nước đá, nước và Amoni clorid  (còn gọi là hỗn hợp lạnh) sau đó ông có thể tạo lại điểm số không cũng như là điểm chuẩn thứ nhất (−17,8°C) này. Fahrenheit muốn bằng cách đó tránh được nhiệt độ âm, như thường gặp ở thang nhiệt độ Rømer-Skala trong hoàn cảnh đời sống bình thường.

   Năm 1714, ông xác định điểm chuẩn thứ hai là nhiệt độ đóng băng của nước tinh khiết (ở 32°F) và điểm chuẩn thứ ba là “thân nhiệt của một người khỏe mạnh” (ở 96°F). Theo các tiêu chuẩn hiện nay thì các điểm chuẩn trên và dưới khó có thể tạo lại một cách thực sự chính xác được. Vì thế mà thang nhiệt độ này về sau đã được xác định lại theo hai điểm chuẩn mới là nhiệt độ đóng băng và nhiệt độ sôi của nước, tức là 32°F và 212°F. Theo đó, thân nhiệt bình thường của con người sẽ là 98,6°F (37°C), chứ không phải là 96 °F (35,6°C) như Fahrenheit đã xác định nữa. Thang nhiệt độ Fahrenheit đã được sử dụng khá lâu ở Châu Âu, cho tới khi bị thay thế bởi thang nhiệt độ Celsius. Thang nhiệt độ Fahrenheit ngày nay vẫn được sử dụng rộng rãi ở Mỹ và một số quốc gia nói tiếng Anh khác.

   Độ Delisle:

   Thang Delisle (tức °D) là một thang nhiệt độ phát minh năm 1732 bởi nhà thiên văn học người Pháp Joseph – Nicolas Delisle (1688–1768). Năm 1732, Delisle đã xây dựng một nhiệt kế sử dụng thủy ngân. Delisle chọn thang này bằng cách sử dụng nhiệt độ của nước sôi là điểm không (0) cố định và đo sự co của thủy ngân (với nhiệt độ nhỏ hơn). Nhiệt kế Delisle thường có 2400 hoặc 2700 chia độ rất thích hợp với mùa đông ở St. Petersburg vì ông ấy đã được mời bởi Pyotr I của Nga đến St. Petersburg để thành lập một đài thiên văn năm 1725.

   

   Năm 1738, Josias Weitbrecht (1702 – 47) chia lại nhiệt kế Delisle với hai điểm cố định, giữ 0 độ làm điểm sôi và thêm 150 độ làm điểm đóng băng của nước. Ông ấy gửi nhiệt kế đã chia độ cho nhiều nhà học giả, bao gồm Anders Celsius. Thang Celsius cũng giống như thang Delisle, ban đầu chạy từ không đến độ là nước đóng băng đến 100 độ là nhiệt độ sôi của nước. Nó được lưu trữ để sử dụng sau này sau cái chết của ông ấy làm một phần của nghiên cứu của nhà thực vật học người Thụy Điển Carl Linnaeus và nhà sản xuất của nhiệt kế Linnaeus thermometers, Daniel Ekström. Và cứ như thế mà nhiệt kế Delisle vẫn tiếp tục được sử dụng gần 100 năm sau ở Nga.

   Độ Newton:

   Độ Newton (°N hay độ N) là đơn vị đo nhiệt độ được đặt tên theo nhà vật lý – nhà thiên văn học – nhà triết học – nhà toán học – nhà thần học – nhà giả kim thuật người Anh Isaac Newton. Cũng như các thang đo nhiệt độ khác Newton cũng lấy hai điểm đo nhiệt độ đóng băng của nước 0 độ N và nhiệt độ bay hơi của nước 33 độ N. Nó được ra đời khoảng năm 1700 vì một số lý do mà thang nhiệt độ này không được sử dụng rộng rãi trên thế giới.

   

   Độ Rankine:

   Rankine là một nhiệt độ nhiệt động lực học dựa vào một thang tuyệt đối đặt tên theo kỹ sư và nhà vật lý học đại học Glasgow William John Macquorn Rankine, người đưa ra nó năm 1859. (thang Kelvin được đưa ra lần đầu năm 1848.) Ký hiệu của độ Rankine là °R (hoặc °Ra nếu cần để phân biệt nó từ thang Rømer và Réaumur). Do tương tự với kelvin, một số tác giả thường gọi đơn vị này là rankine, bỏ đi ký hiệu độ. Không độ ở cả thang Kelvin và Rankine đều là nhiệt độ không tuyệt đối, nhưng một độ Rankine được định nghĩa là bằng với một độ Fahrenheit, thay vì bằng với một độ Celsius như độ Kelvin. Nhiệt độ −459,67 °F là đúng bằng với 0 °R.

   

   Độ Réaumur:

   

   Đơn vị đo nhiệt độ Réaumur được lấy tên theo nhà toán học Rene – Réaumur (1683 – 1757). Cũng như các thang đo nhiệt độ khác ông lấy hai điểm 0 độ tại điểm đóng băng của nước và 80 độ tại điểm sôi của nước trên nhiệt kế thuỷ ngân.

   Độ Rømer:

   Đơn vị đo nhiệt độ Romer được lấy theo tên của nhà thiên văn học người Đan Mạch phát minh ra năm 1701. Thang đo Romer cũng lấy hai điểm: nhiệt độ đóng băng của nước 7.5 độ Ro và nhiệt độ bay hơi của nước là 60 độ Ro. Như vậy, mỗi một độ tương ứng 1/52.5 độ Ro. Ngày nay, đơn vị đo Romer không được sử dụng phổ biến do thang đo độ C được sử dụng phổ biến.

   

   Độ Wedgwood:

   Thang đo Wedgwood (°W) là thang đo nhiệt độ lỗi thời, được sử dụng để đo nhiệt độ nhiệt độ bay hơi của thủy ngân là 356 °C (673 °F). Thang đo và kỹ thuật đo lường liên quan được đề xuất bởi thợ gốm người Anh Josiah Wedgwood trong thế kỷ 18. Phép đo được dựa trên sự co lại của đất sét khi được nung nóng trên nhiệt độ cao, và độ co lại được đánh giá bằng cách so sánh các xi lanh đất sét nóng và không nung. Thang đo bắt đầu từ 1.077,5 °F (580,8 °C) tương đương 0° Wedgwood và có 240° Wedgwood tương đương 130 °F (54 °C). Cả nguồn gốc và bước sau đó đều được tìm thấy không chính xác.

   

   Điểm sôi của thủy ngân giới hạn nhiệt kế thủy ngân trong thủy tinh ở nhiệt độ dưới 356 °C, quá thấp đối với nhiều ứng dụng công nghiệp như gốm, làm thủy tinh và luyện kim. Để giải quyết vấn đề này, vào thế kỷ 18, thợ gốm người Anh Josiah Wedgwood đã đề xuất một phương pháp để đo nhiệt độ trong lò nung của ông. Phương pháp và thang đo nhiệt độ của ông sau đó đã được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng khoa học và kỹ thuật. Chúng đã bị quên lãng sau khi phát minh ra các loại pyrometer chính xác, ví dụ như pyrometer của John Frederic Daniell vào năm 1830.

   Mốc (0°) trên thang đo Wedgwood được đặt ở nhiệt độ khởi phát của nhiệt độ 1.077,5 °F (580,8 °C). Thang đo có 240° Wedgwood tương đương 130 °F (54 °C) và mở rộng lên tới 32.277 °F (17.914 °C). Wedgwood đã cố gắng so sánh thang đo của mình với các thang đo khác bằng cách đo sự giãn nở của bạc như một hàm của nhiệt độ. Ông cũng xác định điểm nóng chảy của ba kim loại, cụ thể là đồng (27 °W hoặc 4.587 °F (2.603 °C)) và vàng (32 °W hoặc 5.237 °F (2.892 °C)). Tất cả các giá trị này ít nhất là 2.500 °F (1.370 °C).

   Xem chi tiết bài viết Các loại đơn vị đo nhiệt độ

   Chuyển đổi Pound sang Kg

   Chuyển đổi độ F sang độ C

   Thích (0)