Kõik teavad, et temperatuuri mõõdetakse Celsiuse kraadides. Füüsikaga kursis olevad inimesed teavad, et selle suuruse rahvusvaheline ühik on kelvin. Temperatuuri mõiste ja selle määramise vastavate instrumentide ajalooline areng on viinud selleni, et praegu kasutame muid meetermõõdustiku süsteeme kui meie esivanemad. Artiklis käsitletakse küsimusi: mis on Réaumuri kraad, millal seda kasutati ja kuidas see on seotud üldtunnustatud temperatuuri mõõtmise skaaladega.
Rene Antoine Réaumur
Enne kui võtate arvesse ümbritsevate kehade temperatuuri määramiseks Réaumuri skaala, võtke arvesse selle looja isiksust.
Rene Réaumur sündis 28. veebruaril 1683 Prantsusmaa linnas La Rochelle'is. Ta hakkas juba varasest lapsepõlvest üles näitama armastust ümbritseva maailma teadusliku uurimise vastu. Rene tundis huvi füüsika, matemaatika,astronoomia, õigusteadus, filosoofia, bioloogia, metallurgia, keeled ja paljud teised distsipliinid.
25-aastaselt saab temast Prantsuse Teaduste Akadeemia liige ja ta hakkab kohe usaldama tõsiste teadusprojektide elluviimist riiklikul tasandil. Teaduste Akadeemia liikmena avaldas Réaumur 50 aasta jooksul igal aastal teadustöö. Paljud tema putukate uurimist, aga ka metallide omaduste uurimist käsitlevad teosed tõlgiti inglise ja saksa keelde. Tema kaasaegsed kutsusid teda 18. sajandi Pliniuseks.
Teadlane suri 74-aastaselt ühe ratsutamise ajal hobuse seljast kukkumise tagajärjel. Pärast iseennast jättis Réaumur teaduslikud käsikirjad, mis hõlmasid 138 kausta.
Uue temperatuuriskaala avamine
18. sajandi alguses ei olnud maailmas üldtunnustatud skaala kehade temperatuuri mõõtmiseks. 1731. aastal tegi Rene Reaumur termodünaamiliste katsete tulemusena ettepaneku kasutada temperatuuriskaala, mis hakkas kandma tema perekonnanime. Seda skaalat on Euroopa juhtivates riikides, eriti Prantsusmaal, Saksamaal ja Venemaal kasutatud enam kui 100 aastat. Lõpuks asendas selle Celsiuse skaala, mida kasutatakse laialdaselt tänapäevalgi.
Huvitav on märkida, et Réaumur tegi ettepaneku kasutada oma skaalat 11 aastat enne Celsiust.
Katsed, mis viisid Réaumuri skaala leiutamiseni
Eksperimendid, mis inspireerisid teadlast uut skaala leiutama, on väga lihtsad. Need on järgmised: Réaumur seadis endale eesmärgiks mõõta üleminekutemperatuuri inimeste jaoks elutähtsa vedeliku – vee – agregatsiooniseisundite vahel, st teha kindlaks, millal see hakkab jää tekkega kristalliseeruma ja millal hakkab keema ja muutub auruks. Sel eesmärgil otsustas teadlane kasutada alkoholitermomeetrit, mille ta ise kujundas.
Reaumuri termomeeter oli umbes 1,5 meetri kõrgune klaastoru, mis laienes põhjas umbes 10 cm läbimõõduga anumasse. Toru täideti etüülalkoholi ja vee seguga ning suleti mõlemast otsast.. Töövedelikuks valiti just alkoholisegu, kuna sellel alkohoolsel ainel on 4 korda suurem soojuspaisumiskoefitsient kui veel. Viimane asjaolu tähendab, et alkoholikolonni tase on väga tundlik temperatuurimuutuste suhtes, mistõttu saab seda kasutada kõnealuse koguse täpseks mõõtmiseks.
Seadistades termomeetri alkoholisamba taseme 0 kraadile, kui selle alus on langetatud sulavasse jäässe, mõõtis Réaumur selle väärtuse, asetades seadme keevasse vette. Teadlane märkas, et kui alkoholisamba algkõrgus on 1000 ühikut, siis selle lõppväärtus on 1080 ühikut. Arvu 80 kui termomeetri samba kuuma ja külma taseme erinevust pani Réaumur oma temperatuuriskaala põhjale.
oktaalne skaala
Nagu öeldud, 0 kraadi Réaumuri skaalal (°R) vastab jää sulamistemperatuurile ja 80 °R vee keemistemperatuurile. See tähendab,et prantsuse teadlase pakutud skaala on kaheksakümne kümnendkoha täpsusega, mis eristab seda Celsiuse või Kelvini skaaladest, mis põhinevad arvul 100. Viimane asjaolu tõi ilmselgelt kaasa selle järkjärgulise nihkumise nende skaaladega. Meie numbrisüsteem on kümnendsüsteem, seega on selliste numbrite nagu 10, 100 ja nii edasi kasutamine palju mugavam kui vahepealsed väärtused.
Seos Celsiuse ja Kelvini skaaladega
Nagu eespool mainitud, ei kasutata Réaumuri temperatuuri praegu peaaegu kusagil, kuid mõnikord kasutatakse seda suhkrusiirupi valmistamisel ja karamelli valmistamisel. Seetõttu tuleks esitada valemid Reaumuri kraadide Celsiuse ja Kelvini kraadideks teisendamiseks. Need valemid on järgmised:
- C=1, 25R;
- K=1, 25R + 273, 15.
Esitatavates avaldistes R, C, K - vastav alt Réaumuri, Celsiuse ja Kelvini kraadid. Esimese valemi õigsuse kontrollimine on üsna lihtne: asendame selle väärtusega 80 ° R, mille juures vesi keeb. Siis saame: C \u003d 1, 2580 \u003d 100 ° C, mis vastab täpselt selle vedeliku keemistemperatuurile tavatingimustes meile tuttavas skaalas.
Samuti on siin toodud pöördvalemid Celsiuse ja Kelvini kraadide teisendamiseks Réaumuriks:
- R=0,8C;
- R=0,8K – 218,52.
Pange tähele, et Réaumuri null kraadi langeb kokku selle Celsiuse temperatuuriga.
Näide probleemi lahendamisest
Nagu eelmise lõigu valemitest näha, siis teisendus erinevate mõõteskaalade vaheltemperatuur on piisav alt lihtne. Lahendame lihtsa ülesande: "Karamelli valmistamisel kasutati Réaumur kraadidele kalibreeritud termomeetrit, mis maiustuste valmistamise ajal näitas väärtust 123 ° R. Mitu kraadi näitaks termomeeter, kui see oleks kalibreeritud Celsiuse skaala?"
Kasutades Réaumuri kraadide Celsiuse kraadideks teisendamise valemit, saame: C=1,25123=153,75 °C. Lahenduse täielikkuse huvides teisendame need kraadid ka Kelvini väärtuseks, saame: K \u003d 1,25123 + 273, 15 \u003d 426,9 °K.
