Iedereen weet dat temperatuur wordt gemeten in graden Celsius. Mensen die bekend zijn met natuurkunde weten dat de internationale eenheid van deze grootheid de kelvin is. De historische ontwikkeling van het begrip temperatuur en de bijbehorende instrumenten voor de bepaling ervan heeft ertoe geleid dat we tegenwoordig andere metrische systemen gebruiken dan onze voorouders. Het artikel bespreekt de vragen: wat is de Réaumur-graad, wanneer werd deze gebruikt en hoe verhoudt deze zich tot de algemeen aanvaarde schalen voor het meten van temperatuur.
Rene Antoine Réaumur
Voordat je de Réaumur-schaal overweegt om de temperatuur van omringende lichamen te bepalen, moet je rekening houden met de persoonlijkheid van de maker ervan.
Rene Réaumur werd geboren op 28 februari 1683 in de Franse stad La Rochelle. Hij begon al van jongs af aan liefde te tonen voor wetenschappelijk onderzoek van de omringende wereld. Rene was geïnteresseerd in natuurkunde, wiskunde,astronomie, recht, filosofie, biologie, metallurgie, talen en vele andere disciplines.
Op 25-jarige leeftijd wordt hij lid van de Franse Academie van Wetenschappen en begint hij onmiddellijk de uitvoering van serieuze wetenschappelijke projecten op nationale schaal toe te vertrouwen. Als lid van de Academie van Wetenschappen publiceerde Réaumur 50 jaar lang elk jaar een wetenschappelijk werk. Veel van zijn werken over de studie van insecten, evenals over de studie van de eigenschappen van metalen, werden vertaald in het Engels en Duits. Zijn tijdgenoten noemden hem Plinius van de 18e eeuw.
De wetenschapper stierf op 74-jarige leeftijd als gevolg van een val van een paard tijdens een van de paardrijtochten. Na zichzelf liet Réaumur wetenschappelijke manuscripten achter die 138 mappen in beslag namen.
Een nieuwe temperatuurschaal openen
Aan het begin van de 18e eeuw was er geen algemeen aanvaarde schaal voor het meten van de temperatuur van lichamen in de wereld. In 1731 stelde Rene Reaumur, als resultaat van thermodynamische experimenten, het gebruik van een temperatuurschaal voor, die zijn achternaam begon te dragen. Deze weegschaal wordt al meer dan 100 jaar gebruikt in de leidende landen van Europa, met name in Frankrijk, Duitsland en Rusland. Het werd uiteindelijk vervangen door de Celsius-schaal, die vandaag de dag nog steeds veel wordt gebruikt.
Het is interessant om op te merken dat Réaumur voorstelde om zijn schaal 11 jaar eerder te gebruiken dan Celsius.
Experimenten die leidden tot de uitvinding van de Réaumur-schaal
De experimenten die de wetenschapper inspireerden om een nieuwe weegschaal uit te vinden, zijn heel eenvoudig. Ze zijn als volgt: Réaumur stelde zich ten doel de overgangstemperatuur te meten tussen de aggregatietoestanden van een vitale vloeistof voor de mens - water, dat wil zeggen om te bepalen wanneer het begint te kristalliseren met de vorming van ijs, en wanneer het begint te kristalliseren koken en verandert in stoom. Voor dit doel besloot de wetenschapper een alcoholthermometer te gebruiken, die hij zelf heeft ontworpen.
Reaumur's thermometer was een glazen buis van ongeveer 1,5 meter hoog, die aan de basis uitzette tot een vat met een diameter van ongeveer 10 cm. De buis werd gevuld met een mengsel van ethylalcohol en water en aan beide uiteinden afgesloten. Het was het alcoholmengsel dat als werkvloeistof werd gekozen omdat deze alcoholische stof een 4 keer hogere thermische uitzettingscoëfficiënt heeft dan water. Dit laatste betekent dat het niveau van de alcoholkolom erg gevoelig is voor temperatuurveranderingen, zodat het kan worden gebruikt om de betreffende hoeveelheid nauwkeurig te meten.
Door het niveau van de alcoholkolom in de thermometer in te stellen op 0 graden wanneer de basis in smeltend ijs wordt neergelaten, heeft Réaumur deze waarde gemeten door het apparaat in kokend water te plaatsen. De wetenschapper merkte op dat als de beginhoogte van de alcoholkolom 1000 eenheden is, de uiteindelijke waarde 1080 eenheden is. Het getal 80, als het verschil tussen het warme en koude niveau van een kolom in een thermometer, zette Réaumur aan de basis van zijn temperatuurschaal.
octale schaal
Zoals gezegd, 0 graden op de schaal van Réaumur (°R) komt overeen met de smelt- (smelt)temperatuur van ijs, en 80 °R met het kookpunt van water. Het betekent,dat de door de Franse wetenschapper voorgestelde schaal tachtig decimaal is, wat hem onderscheidt van de Celsius- of Kelvin-schalen, die gebaseerd zijn op het getal 100. Dit laatste feit leidde uiteraard tot een geleidelijke verplaatsing door deze schalen. Ons getallenstelsel is decimaal, dus het gebruik van getallen als 10, 100, enzovoort is veel handiger dan tussenliggende waarden.
Relatie met Celsius- en Kelvin-schalen
Zoals hierboven vermeld, wordt Réaumur-temperatuur tegenwoordig bijna nergens meer gebruikt, maar het wordt soms gebruikt tijdens de bereiding van suikersiroop en bij de productie van karamel. Daarom moeten de formules voor het converteren van Reaumur-graden naar Celsius en Kelvin worden gegeven. Deze formules zijn als volgt:
- C=1, 25R;
- K=1, 25R + 273, 15.
In de gepresenteerde uitdrukkingen R, C, K - graden Réaumur, Celsius en Kelvin, respectievelijk. Het controleren van de juistheid van de eerste formule is vrij eenvoudig: we vervangen de waarde van 80 ° R, waarbij water kookt. Dan krijgen we: C \u003d 1, 2580 \u003d 100 ° C, wat precies overeenkomt met het kookpunt van deze vloeistof onder normale omstandigheden op de ons bekende schaal.
Hier zijn ook de inverse formules voor het omrekenen van graden Celsius en Kelvin naar Réaumur:
- R=0,8C;
- R=0,8K - 218.52.
Merk op dat nul graden Réaumur samenv alt met deze temperatuur van Celsius.
Voorbeeld van probleemoplossing
Zoals blijkt uit de formules van de vorige paragraaf, de conversie tussen verschillende meetschalentemperatuur is eenvoudig genoeg. Laten we een eenvoudig probleem oplossen: "Bij de vervaardiging van karamel werd een thermometer gebruikt die was gekalibreerd op Réaumur-graden, die tijdens de bereiding van snoep een waarde van 123 ° R vertoonde. Hoeveel graden zou de thermometer aangeven als deze was gekalibreerd om de schaal van Celsius?"
Als we de formule gebruiken voor het omrekenen van Réaumur-graden naar Celsius, krijgen we: C=1,25123=153,75 °C. Voor de volledigheid van de oplossing vertalen we deze graden ook naar een Kelvin-waarde, we krijgen: K \u003d 1,25123 + 273, 15 \u003d 426,9 °K.
