Чем отличается шкала Кельвина от шкалы Цельсия

Шкала Кельвина и шкала Цельсия являются двумя популярными способами измерения температуры. Они имеют свои особенности и применяются в различных областях науки, техники и быта. Понимание различий между этими двумя шкалами поможет нам более полно осознать природу и значение температуры.

Шкала Цельсия была разработана шведским астрономом Андерсом Цельсием в XVIII веке. Она основана на двух точках: конгельсных и самотекущих. 0 градусов по шкале Цельсия соответствует точке замерзания воды, а 100 градусов – точке ее кипения при нормальном атмосферном давлении. Следовательно, шкала Цельсия разделена на 100 градусов между этими двумя точками.

Шкала Кельвина, названная в честь физика Уильяма Томсона (более известного как Лорд Кельвин), является абсолютной термодинамической шкалой, исходящей из абсолютного нуля. Точка по сравнению с ней находится при абсолютном отсутствии теплового движения частиц, и равна -273,15 градусов по Цельсию. Таким образом, шкала Кельвина не имеет отрицательных значений и начинается с абсолютного нуля.

Разница в масштабах измерения

Шкала Цельсия основана на точках замерзания и кипения воды при нормальных атмосферных условиях. Таким образом, ноль градусов Цельсия соответствует точке замерзания воды, а сто градусов Цельсия — точке кипения.

С другой стороны, шкала Кельвина базируется на абсолютной нулевой точке, которая соответствует минимально возможной энергии частиц вещества. Ноль Кельвина обозначается как -273.15 градусов Цельсия и считается абсолютно холодным состоянием.

Однако главная разница между этими шкалами заключается в их масштабах измерения. Шкала Кельвина является абсолютной, поэтому не имеет отрицательных значений. Таким образом, единицы измерения на шкале Кельвина представляют абсолютные температуры, где ноль Кельвина соответствует полному отсутствию теплового движения.

С другой стороны, шкала Цельсия имеет отрицательные значения. Это означает, что ниже нуля градусов Цельсия температуры можно быть отрицательными. Например, -10 градусов Цельсия означает, что температура ниже нуля, но все равно выше абсолютного нуля на шкале Кельвина.

Таким образом, различия в масштабах измерения между шкалой Кельвина и шкалой Цельсия позволяют иметь разные точки опоры и интерпретировать значения температуры в разных контекстах. В то время как шкала Кельвина отражает абсолютную температуру, шкала Цельсия более распространена в повседневной жизни и в научных исследованиях.

Отсутствие отрицательных значений

Абсолютный ноль, который составляет 0 К, соответствует температуре, при которой атомы и молекулы перестают двигаться и все тепловое движение прекращается. Значит, на шкале Кельвина ноль представляет собой точку без внутренней энергии, а температуры выше нуля соответствуют уровню внешней энергии.

Используя шкалу Кельвина, мы можем легко проводить арифметические операции с температурой, так как отсчёт начинается с абсолютного нуля. Это делает шкалу Кельвина удобной для использования в физике и научных расчётах, а также для обозначения очень высоких и очень низких температур, когда значения на шкале Цельсия становятся неудобными.

Зависимость от абсолютного нуля

Значение абсолютного нуля на шкале Кельвина является абсолютной точкой отсчета, от которой начинается шкала. Поэтому все значения температуры на шкале Кельвина положительны, а отрицательных значений не существует.

Шкала Кельвина позволяет точно и без двусмысленности измерять температуру, считая отсчет от абсолютного нуля. Это делает ее особенно полезной в научных и технических расчетах, где важно иметь точные и стандартизированные измерения.

Использование в научных исследованиях

Шкала Кельвина широко используется в научных исследованиях, особенно в физике и химии. Ее главное преимущество заключается в том, что она измеряет температуру с учетом абсолютного нуля, что обеспечивает более точные и надежные измерения.

В физике шкала Кельвина представляет собой основу для многих физических законов и теорий. Она позволяет исследователям точно измерять и сравнивать температуру в разных экспериментах, исключая возможные погрешности и искажения данных.

В химии шкала Кельвина используется для изучения и контроля температурных условий в химических реакциях. Это позволяет исследователям контролировать скорость реакций и оптимизировать процессы в химической промышленности.

Кроме того, шкала Кельвина применяется в астрономии и космических исследованиях для измерения температур в космических объектах, таких как звезды, планеты и космическая среда. Это позволяет ученым лучше понять физические процессы, происходящие во Вселенной.

В общем, использование шкалы Кельвина в научных исследованиях позволяет исследователям получать более точные и надежные данные, а также проводить сравнительные анализы температурных условий в различных условиях и объектах.

Применение в технических расчетах

Так, в технических расчетах, связанных с высокими температурами, шкала Кельвина является предпочтительной. Поскольку ноль Кельвина соответствует абсолютному нулю, этот ноль является фиксированной точкой при проведении расчетов. Это позволяет более точно определить разницу между температурными показателями и упростить физические формулы.

Зачастую в инженерных задачах используются относительные изменения температуры, и в этом случае шкала Кельвина также имеет свои преимущества. Например, при расчетах энергетических систем или при определении изменения объема вещества в зависимости от температуры с использованием формулы идеального газа, можно избежать отрицательных значений или проблем со знаками, если использовать шкалу Кельвина.

Удобство шкалы Цельсия в основном проявляется в повседневной жизни и ее применение ограничивается определенными областями. Например, шкала Цельсия является более удобной для измерения температур в погоде, медицине и бытовых условиях. Более того, шкала Цельсия проста в использовании и адаптирована к повседневному определению комфортной температуры в различных сферах жизни.