Ջերմաստիճանային ցուցնակներ

Միջին մակերևույթային ջերմաստիճանը 1961 թվականից մինչև 1990 թվականը

Ջերմաստիճանային ցուցանակներ, ջերմաստիճանի համադրելի թվային արժեքների համակարգեր։ Ջերմաստիճանն անմիջականորեն չափելի մեծություն չէ դրա արժեքը որոշում են ջերմաչափական նյութի որևէ ֆիզիկական հատկության (հեշտությամբ չափվող) ջերմաստիճանային փոփոխությամբ։ Ընտրելով ջերմաչափական նյութը և ֆիզիկական հատկությունը` անհրաժեշտ է տալ հաշվարկման սկզբնակետը և ջերմաստիճանի միավորի՝ աստիճանի չափը։ Այս եղանակով կազմվում են փորձնական (էմպիրիկ) ջերմաստիճանային ցուցանակներ․։

Ջերմաստիճանային ցուցանակներում սովորաբար սևեռում են միաբաղադրիչ համակարգերի ֆազային հավասարակշռության կետերին համապատասխանող երկու հիմնական ջերմաստիճաններ (այսպես կոչված, ռեպերային կամ հաստատ ու կետեր), որոնց միջև հեռավորությունը կոչվում է ցուցնակի հիմնական ջերմաստիճանային միջակայք։ Որպես ռեպերային կետեր օգտագործում են ջրի եռակի կետը, ջրի, ջրածնի և թթվածնի եռման կետերը, արծաթի, ոսկու պնդացման կետերը են։

Տարեկան միջին ջերմաստիճանը ամբողջ աշխարհում

Ջերմաստիճանային միավոր

Միավոր միջակայքի (ջերմաստիճանի միավորի) չափը սահմանում են որպես հիմնական միջակայքի որոշակի մաս։ Ջերմաստիճանային ցուցանակների հաշվարկման սկիզբ ընդունում են ռեպերային կետերից մեկը։ Օրինակ, Ցեչսիուսի ցուցնակում հաշվարկման սկիզբ է ընդունված ջրի պնդացման (սառույցի հալման) ջերմաստիճանը, ջրի պնդացման և եռման կետերի միջև հիմնական միջակայքը բաժանված է 100 հավասար մասի։ Այսպիսով, ջերմաստիճանային ցուցանակներ ջերմաստիճանի այնպիսի հաջորդական արժեքների համակարգ են, որոնք չափվող ֆիզիկական մեծության (այդ մեծությունը պետք է լինի ջերմաստիճանի միարժեք և մոնոտոն ֆունկցիա) հետ կապված են գծայնորեն։

Ընդհանուր դեպքում ջերմաստիճանային ցուցանակներ կարող են տարբերվել ըստ ջերմաչափական հատկության (մարմինների ջերմային ընդարձակում, հաղորդիչների էլեկտրական դիմադրության փոփոխությունը՝ ջերմաստիճանից կախված են), ըստ ջերմաչափական նյութի (գազ, հեղուկ, պինդ մարմին), ինչպես նաև կարող են կախված լինել ռեպերային կետերից։

Ջերմաստիճանային ցուցանակներ

Typical ջերմաչափ հետ սանդղակով Celsius, ցույց -17 աստիճաններ

Ջերմաստիճանային ցուցանակները տարբերվում են միատեսակ ռեպերային կետերի համար ընդունված թվային արժեքներով։ Այսպես, Ցելսիուսի ցուցանակում, Ռեումյուրի ցուցանակում և Ֆարենհարտի ցուցանակում նորմալ ճնշման դեպքում սառույցի հալման և ջրի եռման կետերին վերագրված են ջերմաստիճանի տարբեր արժեքներ։ Այդ ցուցանակների ջերմաստիճանների միջև կապն արտահայտվում է n°C= = 0,8noR=(l,8n+32)oF առնչությամբ, որտեղ ցուցմունքն է ըստ Ցելսիուսի ցուցանակի։

Փորձնական ջերմաստիճանային ցուցանակներով չափված ջերմաստիճանը կոչվում է պայմանական ջերմաստիճանային ցուցնակները Ցելսիուսի (°C), Կելվինի (°K), Ֆարենհայտի (°F) և Ռանկինի (°R) աստիճաններով («սնդիկային», «պլատինային» ջերմաստիճան ևն), իսկ միավորը՝ պայմանական աստիճան։ Փորձնական Ջ․ ցուցանակի մեջ առանձնահատուկ տեղ են գրավում գազային ցուցնակները, որոնցում ջերմաչափական նյութը գազերն են («ազոտային», «ջրածնային», «հելիումային* ցուցնակների ջերմաստիճան)։ Եթե ցուցանակի բացարձակ զրոն համապատասխանում է այնպիսի ջերմաստիճանի, որի դեպքում ֆիզիկական հատկության թվային արժեքը հավասար է զրոյի, ապա այն կոչվում է բացարձակ փորձնական ցուցանակ (օրինակ, Ավոգադրոյի գազային ցուցնակում ջերմաստիճանի բացարձակ զրոն համապատասխանում է իդեալական գազի զրոյական ճնշմանը)։ Փորձնական ջերմաստիճանային ցուցանակների սկզբունքային թերությունը կախումն է ջերմաչափական նյութից։ Այդ թերությունից զերծ են թերմոդինամիկական ջերմաստիճանային ցուցանակներ, որոնք հիմնված են թերմոդինամիկայի երկրորդ սկզբունքի վրա։ Բացարձակ թերմոդինամիկական ցուցնակը (Կեւվինի ցուցնակ) սահմանելիս ելնում են Կառնոյի ցիկչից։ Թերմոդինամիկական ցուցնակը, որն ունի մեկ ռեպերային կետ՝ ջրի եռակի կետը (T= = 273,16 К),

Միավորների միջազգային համակարգի (ՄՀ) ներմուծումից հետո կիրառվող հիմնական ցուցանակն է։ Բացի դրանից, ըստ ՄՀ-ի, կիրառության ենթակա են նաև միջազգային գործնական Ջերմաստիճանային ցուցանակներ [МПТШ (ՄԳ-ՋՑ)-68], որոնք հիմնված են 11 ռեպերային կետերի՝ որոշ մաքուր նյութերի ֆազային անցումների ջերմաստիճանների վրա։ Դրանց վերագրվում են այնպիսի արժեքներ, որ ՄԴՋՑ-68-ի ջերմաստիճանը մոտ լինի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանին, և դրանց տարբերություններն ընկած լինեն չափումների արդի ճշգրտության սահմաններում։

Թերմոդինամիկական ցուցնակ

Թերմոդինամիկական ցուցնակը և ՄԴՋՑ-68-ը կարող են աստիճանավորվել ե՝ կեւվիններով (հիմնական միավոր), ե՝ Ցելսիուսի աստիճաններով (°С)։ Ջերմաստիճանը ° С-ով որոշելու համար օգտվում են հետևյալ առնչություններից․ t=T—T0, t68=T68—т0, որտեղ T-ն թերմոդինամիկական ջերմաստիճանն է, Тев-ը՝ ջերմաստիճանը ըստ ՄԳՋՑ-68-ի (արտահայտված կելվիններով), է-ն և 168-ը՝ նույնը, արտահայտված °C-ով, Т_о=273,15 К։ Որոշ երկրներում (ԱՄՆ, Մեծ Բրիտանիա, Կանադա, Ավստրալիա են), դեռևս կիրառում են Ֆարենհայտի ցուցնակը և Ռանկինի ցուցնակը շոտլանդացի ինժեներ Ու․ Ջ․ Մ․ Ռանկինի (W․ J․ M․ Rankine, 1820-1872) անունով։ Ռանկինի աստիճանը Կելվինի հետ կապված է nK= 1,8ո °R առնչությամբ։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից։