Greinar

Hitakvarðar

Um helstu hitakvarða

Hiti er mældur með ýmsum kvörðum. Þrír eru þó algengastir, selsíus (°C), fahrenheit (°F) og kelvin (táknaður með K án gráðumerkis). Á ensku nefnist selsíus-kvarðinn „centigrade“ og virðist það fljótt á litið benda til skyldleika við metrakerfið. Sá skilningur er ekki réttur því það er tilviljun að forskeytið „centi-“, sem hér vísar einungis til gráðanna hundrað milli frostmarks og suðumarks vatns, varð síðar eitt af stærðarforskeytum metrakerfisins.

Svíinn Anders Celsius kynnti (hundraðs-) kvarða sinn 1742, (hann var reyndar í upphafi öfugur (0° við suðumark en 100° við frostmark)). Þetta var meir en 50 árum áður en metrakerfið var búið til. Svokallaður °F kvarði er kenndur við Þjóðverjann Gabriel D. Fahrenheit sem bjó hann til árið 1716. Núll á þeim kvarða (0°F) var sett við frostmark mettaðs saltpækils (-18°C), en 96°F við „líkamshita“ heilbrigðs manns og má með nokkrum rökum segja að fahrenheitkvarðinn sé líka eins konar „hundraðskvarði“ þar sem 100°F eru nærri líkamshita. Reyndar er líkamshiti yfirleitt ekki tilfærður sem 96°F heldur 98,6°F = 37°C. Trúlega hefur ekki verið auðvelt að mæla innri líkamshita með fyrstu kvikasilfursmælunum og einfaldari mælistaðir orðið að duga. Frostmark vatns er við 32°F og suðumarkið við 212°F.

Hitakvarðar
hitakvarðar
Mynd 1. Algengustu hitakvarðar, frostmark og suðumark sýnd sérstaklega, einnig er merkt við 25 stiga hita og 25 stiga frost á selsíus og samsvarandi á öðrum kvörðum. Fahrenheitstigið er minna en selsíusstigið og hita er sjaldan getið með aukastaf í °F-kvarða.


Fahrenheit fann upp kvikasilfurshitamælinn, en aðrir vökvar (einkum vínandi) höfðu verið notaðir í eldri gerðum mæla. Á 19. öld var farið að gera mjög nákvæmar mælingar á sambandi þrýstings, rúmmáls og hita lofttegunda og það sett fram í svokallaðri ástandsjöfnu (e. ideal gas law). Með þessari jöfnu er hægt að reikna breytingu á hita út frá mælingum á breytileika þrýstings og rúmmáls. Í ljós kom að ef halda átti 100 stigum á milli frostmarks og suðumark vatns (og þar með halda selsíus-stærð á hverju stigi) varð að setja núll við -273,16°C, þannig að til varð nýr kvarði, hinn varmaeðlisfræðilegi. Hann er hliðrun á selsíus, 273,16 er bætt við allar °C til að fá út gráður á nýja kvarðanum. Þessi kvarði varð síðar kenndur við Kelvin lávarð (William Thompson) en hann var einn af helstu eðlisfræðingum á síðari hluta 19. aldar. Núllið á kelvinkvarðanum er kallað alkul. Kelvinkvarðinn er mikið notaður í veðurfræðilegu samhengi. (Mynd af mælum í mælaskýli).

Þegar gamlar íslenskar hitamælingar (frá því fyrir 1870) eru skoðaðar eru þær í langflestum tilvikum tilfærðar í einum kvarða til viðbótar, kenndum við fransmanninn deReaumur (°R). Kvarði hans byggist á frost- og suðumörkum vatns og var settur fram nokkrum árum á undan kvarða Celsiusar. Núll á °R er við frostmark, eins og á °C, en suðumarkið er sett við 80°R, en ekki hundrað.

Mun fleiri kvarðar voru í notkun á 18. öld og fylgja því ýmsir erfiðleikar við úrvinnslu fyrstu 100 ár hitamælinga. Rétt er að geta þess í mörgum (amerískum verkfræði-) ritum táknar °R ekki Reaumur heldur svokallaðan rankine-kvarða sem er Fahrenheitútgáfa af Kelvínkvarðanum. Frostmark rankine-kvarðans er við 491.67°, suðumark vatns við 671.67° og alkul við 0°. Kvarðinn er kenndur við 19. aldar verk- og eðlisfræðinginn W. J.M. Rankine.

Athugið að oftast á betur við að tala um „hita“ heldur en „hitastig“. Þannig ætti að segja: „Hiti“ hækkar, fremur en: „Hitastig hækkar“.


Reikningur milli hitakvarða
K = 273,16 + °C
°C = 5*(°F-32)/9
°C = 1,25*°R

[Oftast nægir nákvæmnin K = 273 + °C og sé verið að jafna tölur til tuga má segja að K sé nokkurn veginn 270 + °C). ] Sjá einnig stutta umfjöllun um fahrenheit og selsíus þar sem vísað er í síður þar sem hægt er að umreikna úr öðrum mælikvarðanum yfir í hinn.





Aðrir tengdir vefir



Þetta vefsvæði byggir á Eplica