Každý vie, že teplota sa meria v stupňoch Celzia. Ľudia, ktorí poznajú fyziku, vedia, že medzinárodnou jednotkou tejto veličiny je kelvin. Historický vývoj pojmu teplota a zodpovedajúcich prístrojov na jej určenie viedol k tomu, že v súčasnosti používame iné metrické sústavy ako naši predkovia. Článok rozoberá otázky: čo je to Réaumurov stupeň, kedy bol použitý a ako súvisí so všeobecne uznávanými stupnicami na meranie teploty.
Rene Antoine Réaumur
Pred zvážením Réaumurovej stupnice na určenie teploty okolitých telies zvážte osobnosť jej tvorcu.
Rene Réaumur sa narodil 28. februára 1683 vo francúzskom meste La Rochelle. Lásku k vedeckému skúmaniu okolitého sveta začal prejavovať už od raného detstva. René sa zaujímal o fyziku, matematiku,astronómia, právo, filozofia, biológia, metalurgia, jazyky a mnoho ďalších disciplín.
V 25 rokoch sa stáva členom Francúzskej akadémie vied a okamžite začína poverovať realizáciou serióznych vedeckých projektov v celoštátnom meradle. Réaumur ako člen Akadémie vied publikoval každoročne už 50 rokov vedeckú prácu. Mnohé z jeho prác o štúdiu hmyzu, ako aj o štúdiu vlastností kovov boli preložené do angličtiny a nemčiny. Jeho súčasníci ho nazývali Plínius z 18. storočia.
Vedec zomrel vo veku 74 rokov na následky pádu z koňa počas jednej z jázd na koni. Réaumur po sebe zanechal vedecké rukopisy, ktoré zaberali 138 priečinkov.
Otváranie novej teplotnej stupnice
Začiatkom 18. storočia neexistovala na svete všeobecne akceptovaná stupnica na meranie teploty telies. V roku 1731 v dôsledku termodynamických experimentov Rene Reaumur navrhol použitie teplotnej stupnice, ktorá začala niesť jeho priezvisko. Táto stupnica sa používa už viac ako 100 rokov v popredných krajinách Európy, najmä vo Francúzsku, Nemecku a Rusku. Nakoniec ju nahradila stupnica Celzia, ktorá sa dodnes bežne používa.
Je zaujímavé poznamenať, že Réaumur navrhol použiť svoju stupnicu 11 rokov pred Celziom.
Experimenty, ktoré viedli k vynálezu Réaumurovej stupnice
Experimenty, ktoré vedca inšpirovali k vynájdeniu novej stupnice, sú veľmi jednoduché. Sú nasledovné: Réaumur si dal za cieľ zmerať teplotu prechodu medzi stavmi agregácie pre človeka životne dôležitej tekutiny – vody, teda určiť, kedy začína kryštalizovať tvorbou ľadu a kedy začína varí a mení sa na paru. Na tento účel sa vedec rozhodol použiť liehový teplomer, ktorý sám navrhol.
Reaumurov teplomer bola sklenená trubica vysoká asi 1,5 metra, ktorá sa na dne rozširovala do nádoby s priemerom asi 10 cm. Trubica bola naplnená zmesou etylalkoholu a vody a na oboch koncoch uzavretá. Práve liehová zmes bola zvolená ako pracovná kvapalina, pretože táto alkoholová látka má 4-krát vyšší koeficient tepelnej rozťažnosti ako voda. Posledná skutočnosť znamená, že hladina alkoholového stĺpca je veľmi citlivá na zmeny teploty, takže ho možno použiť na presné meranie príslušného množstva.
Réaumur nastavil hladinu alkoholového stĺpca v teplomere na 0 stupňov, keď je jeho základňa spustená do topiaceho sa ľadu, a túto hodnotu zmeral umiestnením zariadenia do vriacej vody. Vedec si všimol, že ak je počiatočná výška stĺpca alkoholu 1000 jednotiek, jeho konečná hodnota je 1080 jednotiek. Číslo 80, ako rozdiel medzi horúcou a studenou úrovňou stĺpca v teplomere, dal Réaumur na základ svojej teplotnej stupnice.
osmičková stupnica
Ako už bolo povedané, 0 stupňov na Réaumurovej stupnici (°R) zodpovedá teplote topenia (topenia) ľadu a 80 °R teplote varu vody. To znamená,že mierka navrhnutá francúzskym vedcom je osemdesiatdesatinná, čo ju odlišuje od Celziovej alebo Kelvinovej stupnice, ktoré sú založené na čísle 100. Posledná skutočnosť samozrejme viedla k jej postupnému premiestňovaniu týmito stupnicami. Náš číselný systém je desiatkový, takže používanie čísel ako 10, 100 atď. je oveľa pohodlnejšie ako stredné hodnoty.
Vzťah s Celziovými a Kelvinovými stupnicami
Ako už bolo spomenuté vyššie, Réaumurova teplota sa v súčasnosti takmer nikde nepoužíva, no občas sa používa pri príprave cukrového sirupu a pri výrobe karamelu. Preto by sa mali uviesť vzorce na prevod stupňov Reaumur na stupne Celzia a Kelvina. Tieto vzorce sú nasledovné:
- C=1, 25R;
- K=1, 25R + 273, 15.
V prezentovaných výrazoch R, C, K - stupne Réaumur, Celzia a Kelvina. Kontrola správnosti prvého vzorca je pomerne jednoduchá: dosadíme do neho hodnotu 80 ° R, pri ktorej voda vrie. Potom dostaneme: C \u003d 1, 2580 \u003d 100 ° C, čo presne zodpovedá bodu varu tejto kvapaliny za normálnych podmienok v nám známej stupnici.
Tiež tu sú inverzné vzorce na prevod stupňov Celzia a Kelvina na Réaumur:
- R=0,8C;
- R=0,8K – 218,52.
Všimnite si, že nula stupňov Réaumur sa zhoduje s touto teplotou Celzia.
Príklad riešenia problému
Ako je možné vidieť zo vzorcov v predchádzajúcom odseku, prevod medzi rôznymi mierkami meraniateplota je dostatočne ľahká. Vyriešme jednoduchý problém: „Pri výrobe karamelu bol použitý teplomer kalibrovaný na Réaumurove stupne, ktorý pri príprave cukroviniek ukazoval hodnotu 123 °R. Koľko stupňov by ukazoval teplomer, keby bol nakalibrovaný na Celziova stupnica?"
Pomocou vzorca na prevod Réaumurových stupňov na Celzia dostaneme: C=1,25123=153,75 °C. Pre úplnosť riešenia tieto stupne preložíme aj na hodnotu Kelvina, dostaneme: K \u003d 1,25123 + 273, 15 \u003d 426,9 °K.
