Читать «Юный техник, 2005 № 02» онлайн - страница 9

Взять, например, молекулы воздуха или воды, которые беспорядочно ударяются друг о друга. При этом они передают друг другу энергию, причем распределение скоростей движения описывается нормальной кривой — колоколообразной линией, пик которой приходится как раз на среднюю температуру молекул. Чем выше температура, тем стремительнее они мечутся. С понижением же температуры движение все медленней, а при абсолютном нуле замирает совсем.

Шкалы градусников

Впрочем, прежде чем мы поговорим подробнее об измерениях температуры в некоторых экстремальных случаях, давайте сначала разберемся в нынешних шкалах температур. Откуда они взялись и почему и по сей день в обиходе сразу три разных шкалы?

Первую шкалу придумал немецкий физик Габриэль Фаренгейт. Он же, кстати, в 1709 году изобрел распространенный поныне спиртовый термометр, а пять лет спустя и всем известный медицинский ртутный градусник. Но если градусниками Фаренгейта многие пользуются и по сей день, то с его шкалой получилась некая неувязка. Точку замерзания воды он почему-то принял за 32 градуса, а точку ее кипения — за 212. Шведский астроном Андерс Цельсий в 1742 году предложил иную, более логичную, шкалу. Точка замерзания воды, по его мнению, равнялась 100 градусам, а точка кипения — нулю. С ним согласились, правда, с существенной поправкой. Коллеги доктора Цельсия перевернули его шкалу, решив, что логичнее считать точку замерзания воды равной 0 °C, а точку кипения — 100 °C. Эта шкала наиболее распространена и по сей день. А вот шкалу Фаренгейта используют лишь в США. И то последнее время там стали привыкать к шкале Цельсия.

И наконец, шотландский химик У. Томсон, известный больше как лорд Кельвин, предложил в 1816 году шкалу абсолютных температур, приняв за ноль ту температуру, при которой прекращается тепловое движение атомов. Это происходит примерно при -273 °C, так что, согласитесь, пересчитывать шкалу Кельвина в шкалу Цельсия не очень-то удобно. Поэтому кельвинами пользуются в основном лишь исследователи сверхнизких температур. Так и сосуществуют по сей день сразу три шкалы температур.

Причем поскольку температура кипения воды меняется при изменении давления, то ныне за основу шкалы Кельвина взята так называемая тройная точка для воды, при которой при неких физических условиях могут мирно сосуществовать лед, вода и пар. Она равна 0,01 °C или 276,16 К.

Последняя поправка к температурному стандарту была принята в 1990 году, когда было уточнено, что вода при нормальном атмосферном давлении закипает на 0,026 градуса ниже стоградусной отметки. Тогда же для калибровки термометров было выбрано еще 17 точно выверенных опорных точек: тройная точка для водорода, точка плавления галлия, точка замерзания меди и т. д.

Такие разные термометры

Разобравшись со шкалами, мы можем поговорить и об измерителях температуры.