Tutti sanno che la temperatura si misura in gradi Celsius. Le persone che hanno familiarità con la fisica sanno che l'unità internazionale di questa quantità è il kelvin. Lo sviluppo storico del concetto di temperatura e dei relativi strumenti per la sua determinazione ha portato al fatto che attualmente utilizziamo sistemi metrici diversi dai nostri antenati. L'articolo discute le domande: qual è il grado Réaumur, quando è stato utilizzato e come è correlato alle scale generalmente accettate per misurare la temperatura.
Rene Antoine Réaumur
Prima di considerare la scala Réaumur per determinare la temperatura dei corpi circostanti, considera la personalità del suo creatore.
Rene Réaumur nacque il 28 febbraio 1683 nella città francese di La Rochelle. Ha iniziato a mostrare amore per la ricerca scientifica del mondo circostante fin dalla prima infanzia. Rene si interessava di fisica, matematica,astronomia, diritto, filosofia, biologia, metallurgia, lingue e molte altre discipline.
All'età di 25 anni, diventa membro dell'Accademia francese delle scienze e inizia subito ad affidare la realizzazione di seri progetti scientifici su scala nazionale. In qualità di membro dell'Accademia delle scienze, Réaumur ha pubblicato un'opera scientifica ogni anno per 50 anni. Molte delle sue opere sullo studio degli insetti, così come sullo studio delle proprietà dei metalli, furono tradotte in inglese e tedesco. I suoi contemporanei lo chiamarono Plinio del 18° secolo.
Lo scienziato è morto all'età di 74 anni a causa di una caduta da cavallo durante una delle passeggiate a cavallo. Dopo di sé, Réaumur ha lasciato manoscritti scientifici che occupavano 138 cartelle.
Apertura di una nuova scala di temperatura
All'inizio del 18° secolo, non esisteva una scala generalmente accettata per misurare la temperatura dei corpi nel mondo. Nel 1731, a seguito di esperimenti termodinamici, René Reaumur propose l'uso di una scala di temperatura, che iniziò a portare il suo cognome. Questa bilancia è utilizzata da oltre 100 anni nei principali paesi europei, in particolare in Francia, Germania e Russia. Alla fine è stata sostituita dalla scala Celsius, che è ancora ampiamente utilizzata oggi.
È interessante notare che Réaumur ha proposto di utilizzare la sua scala 11 anni prima di Celsius.
Esperimenti che hanno portato all'invenzione della scala Réaumur
Gli esperimenti che hanno ispirato lo scienziato a inventare una nuova scala sono molto semplici. Sono i seguenti: Réaumur si è posto l'obiettivo di misurare la temperatura di transizione tra gli stati di aggregazione di un liquido vitale per l'uomo - l'acqua, cioè di determinare quando inizia a cristallizzare con la formazione di ghiaccio, e quando inizia a bollire e si trasforma in vapore. A tale scopo, lo scienziato ha deciso di utilizzare un termometro ad alcol, che ha progettato lui stesso.
Il termometro di Reaumur era un tubo di vetro, alto circa 1,5 metri, che si espandeva alla base in un recipiente del diametro di circa 10 cm Il tubo veniva riempito con una miscela di alcol etilico e acqua e sigillato alle due estremità. Come fluido di lavoro è stata scelta la miscela alcolica perché questa sostanza alcolica ha un coefficiente di dilatazione termica 4 volte superiore rispetto all'acqua. Quest'ultimo fatto significa che il livello della colonna di alcol è molto sensibile alle variazioni di temperatura, quindi può essere utilizzato per misurare con precisione la quantità in questione.
Impostando il livello della colonna di alcol nel termometro a 0 gradi quando la sua base viene abbassata nel ghiaccio che si scioglie, Réaumur ha misurato questo valore ponendo il dispositivo in acqua bollente. Lo scienziato ha notato che se l' altezza iniziale della colonna di alcol è di 1000 unità, il suo valore finale è di 1080 unità. Il numero 80, come differenza tra i livelli di caldo e freddo di una colonna di un termometro, Réaumur mise alla base della sua scala di temperatura.
scala ottale
Come si è detto, 0 gradi della scala Réaumur (°R) corrispondono alla temperatura di fusione (scioglimento) del ghiaccio e 80 °R al punto di ebollizione dell'acqua. Significa,che la scala proposta dallo scienziato francese è ottanta decimale, il che la distingue dalle scale Celsius o Kelvin, che sono basate sul numero 100. Quest'ultimo fatto, ovviamente, ha portato al suo graduale spostamento di queste scale. Il nostro sistema numerico è decimale, quindi usare numeri come 10, 100 e così via è molto più conveniente dei valori intermedi.
Relazione con scale Celsius e Kelvin
Come accennato in precedenza, la temperatura di Réaumur non viene utilizzata quasi da nessuna parte ora, tuttavia, a volte viene utilizzata durante la preparazione dello sciroppo di zucchero e nella produzione del caramello. Pertanto, dovrebbero essere fornite le formule per convertire i gradi Reaumur in Celsius e Kelvin. Queste formule sono le seguenti:
- C=1, 25R;
- K=1, 25R + 273, 15.
Nelle espressioni presentate R, C, K - gradi Réaumur, Celsius e Kelvin, rispettivamente. Controllare la correttezza della prima formula è abbastanza semplice: sostituiamo in essa il valore di 80 ° R, al quale l'acqua bolle. Quindi otteniamo: C \u003d 1, 2580 \u003d 100 ° C, che corrisponde esattamente al punto di ebollizione di questo liquido in condizioni normali nella scala a noi familiare.
Inoltre, ecco le formule inverse per convertire gradi Celsius e Kelvin in Réaumur:
- R=0,8C;
- R=0.8K - 218.52.
Nota che zero gradi Réaumur coincidono con questa temperatura Celsius.
Esempio di risoluzione dei problemi
Come si evince dalle formule del paragrafo precedente, la conversione tra diverse scale di misurala temperatura è abbastanza facile. Risolviamo un semplice problema: "Nella fabbricazione del caramello si utilizzava un termometro tarato a gradi Réaumur, che, durante la preparazione dei dolci, mostrava un valore di 123°R. Quanti gradi indicherebbe il termometro se fosse tarato a la scala Celsius?"
Utilizzando la formula per convertire i gradi Réaumur in Celsius, otteniamo: C=1,25123=153,75 °C. Per completezza della soluzione, traduciamo anche questi gradi in un valore Kelvin, otteniamo: K \u003d 1,25123 + 273, 15 \u003d 426,9 °K.
