ใครๆ ก็รู้ อุณหภูมิวัดเป็นองศาเซลเซียส คนที่คุ้นเคยกับฟิสิกส์จะรู้ว่าหน่วยสากลของปริมาณนี้คือเคลวิน พัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของแนวคิดเรื่องอุณหภูมิและเครื่องมือที่เกี่ยวข้องในการกำหนดอุณหภูมิได้นำไปสู่ความจริงที่ว่าในปัจจุบันเราใช้ระบบเมตริกอื่นที่ไม่ใช่บรรพบุรุษของเรา บทความนี้กล่าวถึงคำถาม: ดีกรี Réaumur คืออะไร ใช้เมื่อใด และสัมพันธ์กับตาชั่งที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปสำหรับการวัดอุณหภูมิอย่างไร
เรเน่ อองตวน เรโอมูร์
ก่อนพิจารณามาตราส่วน Réaumur สำหรับกำหนดอุณหภูมิของร่างกายโดยรอบ ให้พิจารณาบุคลิกภาพของผู้สร้างมัน
Rene Réaumur เกิดเมื่อวันที่ 28 กุมภาพันธ์ 1683 ในเมือง La Rochelle ของฝรั่งเศส เขาเริ่มแสดงความรักต่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของโลกรอบข้างตั้งแต่ยังเด็ก เรเน่สนใจวิชาฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ดาราศาสตร์ กฎหมาย ปรัชญา ชีววิทยา โลหะวิทยา ภาษา และสาขาวิชาอื่น ๆ อีกมากมาย
เมื่ออายุ 25 เขาได้กลายเป็นสมาชิกของ French Academy of Sciences และเขาเริ่มมอบหมายให้ดำเนินโครงการทางวิทยาศาสตร์อย่างจริงจังในระดับประเทศทันที ในฐานะสมาชิกของ Academy of Sciences Réaumur ได้ตีพิมพ์ผลงานทางวิทยาศาสตร์ทุกปีเป็นเวลา 50 ปี ผลงานหลายชิ้นของเขาเกี่ยวกับการศึกษาแมลงรวมถึงการศึกษาคุณสมบัติของโลหะได้รับการแปลเป็นภาษาอังกฤษและภาษาเยอรมัน โคตรของเขาเรียกเขาว่าพลินีแห่งศตวรรษที่ 18
นักวิทยาศาสตร์เสียชีวิตเมื่ออายุ 74 ปี เนื่องจากการตกจากหลังม้าระหว่างการขี่ม้าครั้งหนึ่ง หลังจากที่ตัวเอง Réaumur ทิ้งต้นฉบับทางวิทยาศาสตร์ที่มี 138 โฟลเดอร์
เปิดเครื่องวัดอุณหภูมิใหม่
เมื่อต้นศตวรรษที่ 18 ไม่มีมาตราส่วนการวัดอุณหภูมิของร่างกายในโลกที่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป ในปี ค.ศ. 1731 อันเป็นผลมาจากการทดลองทางอุณหพลศาสตร์ Rene Reaumur เสนอให้ใช้มาตราส่วนอุณหภูมิซึ่งเริ่มมีนามสกุลของเขา มาตราส่วนนี้ถูกใช้มานานกว่า 100 ปีในประเทศชั้นนำของยุโรป โดยเฉพาะในฝรั่งเศส เยอรมนี และรัสเซีย ในที่สุดมันก็ถูกแทนที่ด้วยมาตราส่วนเซลเซียสซึ่งยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายมาจนถึงทุกวันนี้
น่าสนใจที่จะสังเกตว่า Réaumur เสนอโดยใช้มาตราส่วนของเขา 11 ปีก่อนที่เซลเซียสจะทำ
การทดลองที่นำไปสู่การประดิษฐ์มาตราส่วน Réaumur
การทดลองที่เป็นแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์คิดค้นมาตราส่วนใหม่นั้นง่ายมากRéaumur ตั้งเป้าหมายในการวัดอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงระหว่างสถานะของการรวมตัวของของเหลวที่สำคัญสำหรับมนุษย์ - น้ำ นั่นคือเพื่อกำหนดว่าเมื่อใดที่มันจะเริ่มตกผลึกด้วยการก่อตัวของน้ำแข็ง และเมื่อมันเริ่ม ต้มและกลายเป็นไอน้ำ เพื่อจุดประสงค์นี้ นักวิทยาศาสตร์จึงตัดสินใจใช้เทอร์โมมิเตอร์แอลกอฮอล์ซึ่งเขาออกแบบเอง
เทอร์โมมิเตอร์ของ Reaumur เป็นหลอดแก้วสูงประมาณ 1.5 เมตร ซึ่งขยายที่ฐานเป็นภาชนะที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 10 ซม. หลอดนั้นเต็มไปด้วยส่วนผสมของเอทิลแอลกอฮอล์และน้ำแล้วปิดผนึกที่ปลายทั้งสองข้าง. เป็นส่วนผสมของแอลกอฮอล์ที่ได้รับเลือกให้เป็นสารทำงานเนื่องจากสารแอลกอฮอล์นี้มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูงกว่าน้ำถึง 4 เท่า ข้อเท็จจริงประการหลังหมายความว่าระดับของคอลัมน์แอลกอฮอล์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมาก จึงสามารถใช้เพื่อวัดปริมาณที่เป็นปัญหาได้อย่างแม่นยำ
การตั้งระดับของคอลัมน์แอลกอฮอล์ในเทอร์โมมิเตอร์เป็น 0 องศาเมื่อฐานถูกลดระดับลงในน้ำแข็งละลาย Réaumur วัดค่านี้โดยวางอุปกรณ์ในน้ำเดือด นักวิทยาศาสตร์สังเกตว่าถ้าความสูงเริ่มต้นของคอลัมน์แอลกอฮอล์คือ 1,000 หน่วย ค่าสุดท้ายของมันคือ 1080 หน่วย หมายเลข 80 เป็นความแตกต่างระหว่างระดับความร้อนและความเย็นของคอลัมน์ในเทอร์โมมิเตอร์ Réaumur วางไว้ที่ฐานของมาตราส่วนอุณหภูมิ
สเกลฐานแปด
ดังที่กล่าวไว้ 0 องศาในระดับRéaumur (°R) สอดคล้องกับอุณหภูมิละลาย (ละลาย) ของน้ำแข็ง และ 80 °R ถึงจุดเดือดของน้ำ แปลว่ามาตราส่วนที่เสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสคือทศนิยมแปดสิบ ซึ่งแยกความแตกต่างจากมาตราส่วนเซลเซียสหรือเคลวินซึ่งอิงจากเลข 100 เห็นได้ชัดว่าข้อเท็จจริงประการหลังนำไปสู่การกระจัดกระจายอย่างค่อยเป็นค่อยไปโดยตาชั่งเหล่านี้ ระบบตัวเลขของเราเป็นแบบทศนิยม ดังนั้นการใช้ตัวเลขเช่น 10, 100 และอื่นๆ จะสะดวกกว่าค่ากลางมาก
ความสัมพันธ์กับสเกลเซลเซียสและเคลวิน
ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น อุณหภูมิ Réaumur ไม่ได้ใช้เกือบทุกที่ในขณะนี้ อย่างไรก็ตาม บางครั้งก็ใช้ในระหว่างการเตรียมน้ำเชื่อมน้ำตาลและในการผลิตคาราเมล ดังนั้นควรกำหนดสูตรสำหรับการแปลงองศา Reaumur เป็นเซลเซียสและเคลวิน สูตรเหล่านี้มีดังนี้:
- C=1, 25R;
- K=1, 25R + 273, 15.
ในนิพจน์ที่นำเสนอ R, C, K - องศา Réaumur, เซลเซียสและเคลวินตามลำดับ การตรวจสอบความถูกต้องของสูตรแรกนั้นค่อนข้างง่าย: เราแทนที่มันด้วยค่า 80 ° R ซึ่งน้ำเดือด จากนั้นเราจะได้: C \u003d 1, 2580 \u003d 100 ° C ซึ่งตรงกับจุดเดือดของของเหลวนี้อย่างแน่นอนภายใต้สภาวะปกติในระดับที่เราคุ้นเคย
และนี่คือสูตรผกผันสำหรับการแปลงองศาเซลเซียสและเคลวินเป็นเรโอมูร์:
- R=0.8C;
- R=0.8K - 218.52.
โปรดทราบว่าศูนย์องศา Réaumur ตรงกับอุณหภูมิเซลเซียสนี้
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ดังจะเห็นได้จากสูตรในย่อหน้าก่อน การแปลงระหว่างมาตราส่วนการวัดต่างๆอุณหภูมิง่ายพอ มาแก้ปัญหาง่ายๆ กันเถอะ: "ในการผลิตคาราเมล ใช้เทอร์โมมิเตอร์ที่ปรับเทียบเป็นองศาเรโอมูร์ ซึ่งในระหว่างการเตรียมขนมนั้นมีค่า 123 °อาร์ เทอร์โมมิเตอร์จะแสดงค่ากี่องศาหากสอบเทียบเป็น มาตราส่วนเซลเซียส?"
โดยใช้สูตรแปลงองศาเรโอมูร์เป็นเซลเซียส จะได้ C=1.25123=153.75 °C เพื่อความสมบูรณ์ของการแก้ปัญหา เรายังแปลค่าดีกรีเหล่านี้เป็นค่าเคลวิน เราจะได้: K \u003d 1.25123 + 273, 15 \u003d 426.9 °K.