ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ системы
сопоставимых числовых значений температуры. Темп-pa не является
непосредственно измеряемой величиной; её значение определяют по температурному
изменению к.-л. удобного для измерения физич. свойства термометрич. вещества
(см. Термометрия). Выбрав термометрич. вещество и свойство, необходимо
задать начальную точку отсчёта и размер единицы темп-ры - градуса. Таким
образом определяют эмпирич. Т. ш. В Т. ш. обычно фиксируют две осн. темп-ры,
соответствующие точкам фазовых равновесий однокомпонентных систем (т. н.
р е п е р н ы е или постоянные точки), расстояние между к-рыми наз.
основным температурным интервалом шкалы. В качестве реперных точек используют:
тройную точку воды, точки кипения воды, водорода и кислорода, точки затвердевания
серебра, золота и др. Размер единичного интервала (единицы темп-ры)
устанавливают
как определённую долю осн. интервала. За начало отсчёта Т. ш. принимают
одну из реперных точек. Так можно определить эмпирич. (условную)
Т.
ш. по любому термометрич. свойству x. Если принять, что связь между
x
и
темп-рой t линейна, то темп-ра t^x = n(x- xx - xxxхчисловые значения свойства x
при
темп-ре t в начальной и конечной точках осн. интервала,
(х- xo)/n - размер градуса, п - число делений осн. интервала.

В Цельсия шкале, например,
за
начало отсчёта принята температура затвердевания воды (таяния льда),
основной
интервал между точками затвердевания и кипения воды разделён на 100 равных
частей (п = 100).

Т. ш. представляет собой, т. о.,
систему последоват. значений темп-ры, связанных линейно со значениями измеряемой
физич. величины (эта величина должна быть однозначной и монотонной функцией
темп-ры). В общем случае Т. ш. могут различаться по термометрич. свойству
(им может быть тепловое расширение тел, изменение электрич. сопротивления
проводников с темп-рой и т. п.), по термометрич. веществу (газ, жидкость,
твёрдое
тело), а также зависеть от реперных точек. В простейшем случае Т. ш. различаются
числовыми значениями, принятыми для одинаковых реперных точек. Так, в шкалах
Цельсия (°С), Реомюра (°R) и Фаренгейта (°F) точкам таяния льда и кипения
воды при нормальном давлении приписаны разные значения темп-ры. Соотношение
для пересчёта темп-ры из одной шкалы в другую:

Непосредственный пересчёт для Т.
ш., различающихся осн. темп-рами, без дополнительных экспериментальных
данных невозможен. Т. ш., различающиеся по термометрич. свойству или веществу,
существенно
различны. Возможно неограниченное число не совпадающих друг с другом эмпирич.
Т. ш., т. к. все термометрич. свойства связаны с темп-рой нелинейно
и степень нелинейности различна для разных свойств и веществ. Темп-ру,
измеренную по эмпирич. Т. ш., называют условной ("ртутная", "платиновая"
темп-pa и т. д.), её единицу - условным градусом. Среди эмпирич. Т. ш.
особое место занимают газовые шкалы, в к-рых термометрич. веществом
служат газы ("азотная", "водородная", "гелиевая" Т. ш.).
Эти
Т. ш. меньше других зависят от применяемого газа и могут быть (введением
поправок) приведены к теоретич. газовой Т. ш. Авогадро, справедливой
для идеального газа (см. Газовый термометр). Абсолютной эмпирич.
Т. ш. наз. шкалу, абс. нуль к-рой соответствует темп-ре, при к-рой
численное значение физич. свойства x = 0 (напр., в газовой Т. ш.
Авогадро абс. нуль темп-ры соответствует нулевому давлению идеального газа).
Темп-ры t^(x) (по эмпирич. Т. ш.) и T^(x)
(по абс. эмпирич. Т. ш.) связаны соотношением T^(x) =
t^(x) + Т^(x):>, где То(x)
- абс. нуль эмпирич. T. ш. (введение абс. нуля является экстраполяцией
и не предполагает его реализации).

Принципиальный недостаток эмпирич.
Т. ш.- их зависимость от термометрич. вещества - отсутствует у термодинамической
Т. ш., основанной на втором начале термодинамики. При определении
абс. термодинамич. Т. ш. (шкала Кельвина) исходят из Карно цикла. Если
в цикле Карно тело, совершающее цикл, поглощает теплоту Qi при темп-ре
Т
и отдаёт теплоту QТТ/Т= = Qпо доступным для измерений величинам QI и Qтемп-ру. Вначале осн. интервал этой шкалы был задан точками таяния льда
и кипения воды при атм. давлении,
единица абс. темп-ры соответствовала
Vioo части осн. интервала, за начало отсчёта была принята точка таяния
льда. В 1954 X Генеральная конференция по мерам и весам установила
термодинамич. Т. ш. с одной реперной точкой - тройной точкой воды, темп-pa
к-рой принята 273,16 К (точно), что соответствует 0,01 °С. Темп-pa Т
в
абс. термодинамич. Т. ш. измеряется в Кельвинах
(К). Термодинамич.
Т. ш., в к-рой для точки таяния льда принята темп-pa
t = 0 °С, наз.
стоградусной.
Соотношения между темп-рами,
выраженными в шкале Цельсия и абс.
термодинамич. Т. ш.:

так что размер единиц в этих шкалах
одинаков. В США и нек-рых др. странах, где принято измерять темп-ру
по шкале Фаренгейта, применяют также абс. Т. ш. Ранкина. Соотношение
между Кельвином и градусом Ранкина: лК = l,8n°Ra, по шкале Ранкина
точка таяния льда соответствует 491,67 °Ra, точка кипения воды 671,67 °Ra.

Любая эмпирич. Т. ш. приводится к
термодинамич. Т. ш. введением поправок, учитывающих характер связи
термометрич. свойства с термодинамич. темп-рой. Термодинамич. Т. ш. осуществляется
не непосредственно (проведением цикла Карно с термометрич. веществом),
а
с помощью др. процессов, связанных с термодинамич. темп-рой. В широком
интервале темп-р (примерно от точки кипения гелия до точки затвердевания
золота) термодинамич. Т. ш. совпадают с Т. ш. Авогадро, так что
термодинамич. темп-ру определяют по газовой, к-рую измеряют газовым термометром.
При более низких темп-рах термодинамич. Т. ш. осуществляется по температурной
зависимости магнитной восприимчивости парамагнетиков (см. Низкие температуры),
при
более высоких -по измерениям интенсивности излучения абсолютно чёрного
тела (см. Пирометрия). Осуществить термодинамич. Т. ш. даже с помощью
Т. ш. Авогадро очень сложно, поэтому в 1927 была принята Международная
практическая температурная шкала (МПТШ), к-рая совпадает с термодинамич.
Т. ш. с той степенью точности, к-рая экспериментально достижима. Все приборы
для измерения темп-ры градуированы в МПТШ.

Лит.: Попов М. М., Термометрия
и кало-> риметрия, 2 изд., М., 1954; Гордое А. H., Температурные шкалы,
М., 1966; Бур-" дун Г. Д., Справочник по Международной системе единиц,
М., 1971; ГОСТ 8.157 - 75. Шкалы температурные практические. Д. И. Шаревская.