Шкалы Кельвина и Цельсия — две из самых распространенных шкал измерения температуры. Однако, они имеют несколько ключевых различий, которые важно знать, чтобы правильно интерпретировать результаты измерений и проводить соответствующие расчеты. Так что в чем же заключаются эти различия?
Главное отличие между шкалой Цельсия и шкалой Кельвина заключается в их нулевых точках и значениях единиц измерения. Шкала Цельсия определяет свою нулевую точку как температуру замерзания воды, которая составляет 0 градусов Цельсия. А шкала Кельвина имеет свою нулевую точку при абсолютном нуле – это самая низкая возможная температура, которая равна -273,15 градусов Цельсия.
Таким образом, разница между шкалой Цельсия и шкалой Кельвина состоит в том, что в шкале Кельвина нет отрицательных значений, и единицы измерения шкалы Кельвина равны градусу Цельсия плюс 273,15. Например, если на шкале Цельсия температура равна 20 градусам Цельсия, то на шкале Кельвина она будет равна 20 плюс 273,15, то есть 293,15 Кельвина.
Шкала Кельвина
На шкале Кельвина ноль градусов обозначает абсолютный ноль, который соответствует минимальной возможной энергии вещества. В отличие от шкалы Цельсия, где ноль градусов соответствует температуре плавления льда, на шкале Кельвина абсолютный ноль равен -273,15 градусов Цельсия или 0 Кельвина.
Единица измерения на шкале Кельвина называется кельвин (K). 1 кельвин равен одной тысячной доле точки тройной точки воды, что делает его очень точным и удобным для использования в научных исследованиях.
Шкала Кельвина широко используется в науке, особенно в физике, химии и астрономии. Она позволяет точно измерять и сравнивать температуры разных объектов и процессов. Кроме того, шкала Кельвина имеет преимущество отсутствия отрицательных значений, что делает ее особенно полезной при проведении расчетов, основанных на температуре.
Шкала Цельсия
На шкале Цельсия температура выражается в градусах Цельсия (°C). Воду по этой шкале можно замерять от 0°C до 100°C. Температура 0°C соответствует точке замерзания воды, а 100°C — точке кипения воды при нормальном атмосферном давлении.
Шкала Цельсия имеет линейную зависимость, где каждый градус равен 1/100 интервала между точкой замерзания и точкой кипения воды. Это удобно для повседневного использования и позволяет использовать шкалу для измерений различных объектов и субстанций.
Величина температуры по шкале Цельсия может быть положительной (с течением тепла) или отрицательной (с течением холода). Например, 25°C означает комнатную температуру, а -10°C обозначает холодный зимний день.
| Точка замерзания | Точка кипения |
|---|---|
| 0°C | 100°C |
Ключевое отличие
Шкала Цельсия основана на делениях между точками замерзания и кипения воды при нормальных условиях давления. Температура замерзания воды на шкале Цельсия равна 0 градусов, а температура кипения воды – 100 градусов. Инкремент между этими двумя точками составляет 100 градусов.
Шкала Кельвина, в свою очередь, основана на абсолютной нулевой температуре – температуре, при которой частицы перестают двигаться. Абсолютный ноль на шкале Кельвина равен -273.15 градусов по Цельсию. Инкремент между точками замерзания и кипения воды на шкале Кельвина равен 100 К.
Таким образом, ключевое отличие заключается в том, что шкала Кельвина является абсолютной шкалой температуры, в то время как шкала Цельсия – относительная, привязанная к температуре замерзания и кипения воды при нормальных условиях. Поэтому, шкала Кельвина используется в научных и инженерных расчетах, а шкала Цельсия – в повседневной жизни и метеорологии.
Абсолютный ноль
На шкале Цельсия абсолютный ноль соответствует -273,15°C, в то время как на шкале Кельвина он равен 0 K. Таким образом, в шкале Кельвина нулевая температура соответствует полному отсутствию теплового движения вещества.
Использование шкалы Кельвина позволяет удобно работать с температурами как в положительной, так и в отрицательной областях. Например, температура в -100°C на шкале Цельсия будет равна 173,15 K на шкале Кельвина.
Преобразование температур
Шкалы Кельвина и Цельсия имеют разный масштаб и точку отсчета, поэтому иногда требуется преобразование температур между этими двумя шкалами для выполнения определенных расчетов или анализа данных.
Для преобразования температур из шкалы Цельсия в шкалу Кельвина необходимо прибавить к значению температуры 273.15. Например, если у нас есть значение температуры 25 градусов Цельсия, то для перевода его в Кельвины необходимо прибавить 273.15, и мы получим значение 298.15 Кельвина.
Для преобразования температур из шкалы Кельвина в шкалу Цельсия необходимо от значения температуры вычесть 273.15. Например, если у нас есть значение температуры 300 Кельвина, то для перевода его в градусы Цельсия необходимо отнять от него 273.15, и мы получим значение 26.85 градусов Цельсия.
При использовании этих формул важно помнить, что значения температуры на шкале Кельвина не могут быть отрицательными, так как ноль на шкале Кельвина соответствует абсолютному нулю, т.е. минимальной температуре, при которой все молекулы перестают двигаться. Если имеется отрицательное значение температуры в градусах Цельсия, оно не может быть переведено непосредственно в Кельвины.