همه می دانند که دما بر حسب درجه سانتیگراد اندازه گیری می شود. افرادی که با فیزیک آشنا هستند می دانند که واحد بین المللی این کمیت کلوین است. توسعه تاریخی مفهوم دما و ابزارهای مربوطه برای تعیین آن منجر به این واقعیت شده است که در حال حاضر ما از سیستم های متریک دیگری غیر از اجداد خود استفاده می کنیم. این مقاله به این سؤالات می پردازد: درجه Réaumur چیست، چه زمانی از آن استفاده شد و چگونه با مقیاس های پذیرفته شده برای اندازه گیری دما ارتباط دارد.
Rene Antoine Réaumur
قبل از در نظر گرفتن مقیاس Réaumur برای تعیین دمای اجسام اطراف، شخصیت خالق آن را در نظر بگیرید.
Rene Réaumur در 28 فوریه 1683 در شهر لاروشل فرانسه به دنیا آمد. او از اوایل کودکی شروع به نشان دادن عشق به تحقیقات علمی دنیای اطراف کرد. رنه به فیزیک، ریاضیات علاقه مند بود،نجوم، حقوق، فلسفه، زیست شناسی، متالورژی، زبان ها و بسیاری از رشته های دیگر.
در 25 سالگی به عضویت آکادمی علوم فرانسه در می آید و بلافاصله شروع به واگذاری اجرای پروژه های علمی جدی در سطح ملی می کند. به عنوان یکی از اعضای آکادمی علوم، رئومور به مدت 50 سال هر سال یک اثر علمی منتشر می کرد. بسیاری از آثار او در مورد مطالعه حشرات و همچنین در مورد مطالعه خواص فلزات به انگلیسی و آلمانی ترجمه شد. معاصران او را پلینی قرن 18 می نامیدند.
این دانشمند در سن ۷۴ سالگی بر اثر سقوط از اسب در یکی از اسب سواری ها درگذشت. رئومور پس از خود دست‌نوشته‌های علمی به جای گذاشت که 138 پوشه را اشغال می‌کرد.
باز کردن مقیاس دمایی جدید
در آغاز قرن هجدهم، هیچ مقیاس پذیرفته شده ای برای اندازه گیری دمای اجسام در جهان وجود نداشت. در سال 1731، در نتیجه آزمایش های ترمودینامیکی، رنه رئومور استفاده از مقیاس دما را پیشنهاد کرد که نام خانوادگی او را شروع کرد. این مقیاس بیش از 100 سال است که در کشورهای پیشرو اروپا، به ویژه در فرانسه، آلمان و روسیه استفاده می شود. در نهایت با مقیاس سلسیوس جایگزین شد، که امروزه هنوز به طور گسترده استفاده می شود.
جالب توجه است که Réaumur پیشنهاد استفاده از مقیاس خود را 11 سال قبل از درجه سانتیگراد ارائه کرد.
آزمایشاتی که منجر به اختراع مقیاس Réaumur شد
آزمایش هایی که دانشمند را برای اختراع مقیاسی جدید ترغیب کردند بسیار ساده هستند.آنها به شرح زیر هستند: Réaumur اندازه گیری دمای انتقال بین حالت های تجمع یک مایع حیاتی برای انسان - آب را برای خود تعیین کرد، یعنی تعیین کند که چه زمانی با تشکیل یخ شروع به متبلور شدن می کند و چه زمانی شروع به کریستال شدن می کند. می جوشد و به بخار تبدیل می شود. برای این منظور دانشمند تصمیم گرفت از دماسنج الکلی استفاده کند که خودش آن را طراحی کرد.
دماسنج Reaumur یک لوله شیشه ای به ارتفاع حدود 1.5 متر بود که در پایه به یک ظرف به قطر حدود 10 سانتی متر منبسط می شد. لوله با مخلوطی از الکل اتیلیک و آب پر شده بود و دو طرف آن مهر و موم شده بود.. این مخلوط الکل بود که به عنوان سیال عامل انتخاب شد زیرا این ماده الکلی دارای ضریب انبساط حرارتی 4 برابر بیشتر از آب است. واقعیت اخیر به این معنی است که سطح ستون الکل به تغییرات دما بسیار حساس است، بنابراین می توان از آن برای اندازه گیری دقیق کمیت مورد نظر استفاده کرد.
با تنظیم سطح ستون الکل در دماسنج در زمانی که پایه آن به یخ در حال ذوب پایین می‌رود، این مقدار را با قرار دادن دستگاه در آب جوش اندازه‌گیری کرد. دانشمند متوجه شد که اگر ارتفاع اولیه ستون الکل 1000 واحد باشد، ارزش نهایی آن 1080 واحد است. عدد 80، به عنوان تفاوت بین سطوح گرم و سرد یک ستون در دماسنج، راومور در پایه مقیاس دمایی خود قرار داد.
مقیاس هشتگانه
همانطور که گفته شد، 0 درجه در مقیاس Réaumur (°R) مربوط به دمای ذوب (ذوب) یخ و 80 درجه R با نقطه جوش آب است. به این معنی،مقیاس پیشنهادی دانشمند فرانسوی هشتاد و اعشاری است که آن را از مقیاس های سلسیوس یا کلوین که بر اساس عدد 100 هستند متمایز می کند. این واقعیت اخیر، بدیهی است که منجر به جابجایی تدریجی آن توسط این مقیاس ها شده است. سیستم اعداد ما اعشاری است، بنابراین استفاده از اعدادی مانند 10، 100 و غیره بسیار راحت‌تر از مقادیر متوسط است.
رابطه با مقیاس های سلسیوس و کلوین
همانطور که در بالا ذکر شد، دمای Réaumur تقریباً در هیچ کجا استفاده نمی شود، با این حال، گاهی اوقات در هنگام تهیه شربت شکر و در تولید کارامل استفاده می شود. بنابراین فرمول های تبدیل درجه رئومور به سلسیوس و کلوین باید داده شود. این فرمول ها به شرح زیر است:
- C=1, 25R;
- K=1, 25R + 273, 15.
در عبارات ارائه شده R، C، K - به ترتیب درجه Réaumur، سانتیگراد و کلوین. بررسی صحت فرمول اول بسیار ساده است: ما مقدار 80 درجه R را جایگزین آن می کنیم که در آن آب می جوشد. سپس به دست می آوریم: C \u003d 1، 2580 \u003d 100 درجه سانتیگراد، که دقیقاً مطابق با نقطه جوش این مایع در شرایط عادی در مقیاس آشنا برای ما است.
همچنین، در اینجا فرمول های معکوس برای تبدیل درجه سانتیگراد و کلوین به Réaumur آمده است:
- R=0.8C;
- R=0.8K - 218.52.
توجه داشته باشید که صفر درجه Réaumur با این دمای سانتیگراد منطبق است.
نمونه ای از حل مسئله
همانطور که از فرمول های پاراگراف قبل مشاهده می شود، تبدیل بین مقیاس های اندازه گیری مختلفدما به اندازه کافی آسان است بیایید یک مشکل ساده را حل کنیم: "در ساخت کارامل از یک دماسنج درجه بندی شده به درجه Réaumur استفاده شد که در هنگام تهیه شیرینی، مقدار 123 درجه R را نشان می داد. اگر دماسنج به اندازه درجه بندی شود چند درجه را نشان می دهد. مقیاس سلسیوس؟"
با استفاده از فرمول تبدیل درجه رئومور به سلسیوس، به دست می آوریم: C=1.25123=153.75 درجه سانتیگراد. برای کامل شدن حل، ما این درجه ها را نیز به مقدار کلوین ترجمه می کنیم، به دست می آوریم: K \u003d 1.25123 + 273, 15 \u003d 426.9 درجه K.
