Температурні шкали - це 1
системи порівнянних числових значень температури (Див. Температура). температура не є безпосередньо вимірюваною величиною; її значення визначають по температурному зміни будь-якого зручного для виміру фізичного властивості термометрического речовини (див. Термометрія). Вибравши термометрична речовина і властивість, необхідно задати початкову точку відліку і розмір одиниці температури - градуси. Таким чином визначають емпіричні Т. ш. В Т. ш. зазвичай фіксують дві основні температури, відповідні точкам фазових рівноваг однокомпонентних систем (так звані реперні або постійні точки), відстань між якими називається основним температурним інтервалом шкали. В якості реперних точок використовують: потрійну точку води, точки кипіння води, водню і кисню, точки затвердіння срібла, золота та ін. Розмір одиничного інтервалу (одиниці температури) встановлюють як певну частку основного інтервалу. За початок відліку Т. ш. приймають одну з реперних точок. Так можна визначити емпіричну (умовну) Т. ш. з будь-якого Термометрична властивості х. Якщо прийняти, що зв'язок між х і температурою t лінійна, то температура tx = n (xt- х0) / (xn- x0), де xt, x0 і xn - числові значення властивості х при температурі t в початковій і кінцевій точках основного інтервалу , (xn- x0) / n - розмір градуса, п - число ділень основного інтервалу.
У Цельсія шкалою (Див. Цельсія шкала), наприклад, за початок відліку прийнята температура затвердіння води (танення льоду), основний інтервал між точками затвердіння і кипіння води розділений на 100 рівних частин (n = 100).
Т. ш. є, таким чином, систему послідовних значень температури, пов'язаних лінійно зі значеннями вимірюваної фізичної величини (ця величина повинна бути однозначною і монотонної функцією температури). У загальному випадку Т. ш. можуть відрізнятися за термометрічкому властивості (їм може бути теплове розширення тіл, зміна електричного опору провідників з температурою і т. п.), по термометричної речовини (газ, рідина, тверде тіло), а також залежати від реперних точок. У найпростішому випадку Т. ш. розрізняються числовими значеннями, прийнятими для однакових реперних точок. Так, в шкалах Цельсія (° С), Реомюра (° R) і Фаренгейта (° F) точкам танення льоду і кипіння води при нормальному тиску приписані різні значення температури. Співвідношення для перерахунку температури з однієї шкали в іншу:
Безпосередній перерахунок для Т. ш. розрізняються основними температурами, без додаткових експериментальних даних неможливий. Т. ш. розрізняються по Термометрична властивості або речовини, істотно різні. Можливо необмежене число не збігаються один з одним емпіричних Т. ш. так як всі термометричні властивості пов'язані з температурою нелінійно і ступінь нелінійності різна для різних властивостей і речову температуру, виміряну за емпіричною Т. ш. називають умовної ( «ртутна», «платинова» температура і т. д.), її одиницю - умовним градусом. Серед емпіричних Т. ш. особливе місце займають газові шкали, в яких термометричною речовиною служать гази ( «азотна», «воднева», «гелієва» Т. ш.). Ці Т. ш. менше інших залежать від застосовуваного газу і можуть бути (введенням поправок) приведені до теоретичної газової Т. ш. Авогадро, справедливою для ідеального газу (див. Газовий термометр). Абсолютною емпіричної Т. ш. називають шкалу, абсолютний нуль якої відповідає температурі, при якій чисельне значення фізичної властивості х = 0 (наприклад, в газовій Т. ш. Авогадро абсолютний нуль температури відповідає нульовому тиску ідеального газу). температури t (x) (за емпіричною Т. ш.) і Т (Х) (за абсолютною емпіричної Т. ш.) пов'язані співвідношенням T (X) = t (x) + T0 (x). де T0 (x - абсолютний нуль емпіричною Т. ш. (введення абсолютного нуля є екстраполяцією і не передбачає його реалізації).
Принциповий недолік емпіричною Т. ш. - їх залежність від термометрического речовини - відсутній у термодинамічної Т. ш. заснованої на другому початку термодинаміки (Див. Другий закон термодинаміки). При визначенні абсолютної термодинамічної Т. ш. (Шкала Кельвіна) виходять з Карно цикл а. Якщо в циклі Карно тіло, що здійснює цикл, поглинає теплоту Q1 при температурі T1 і віддає теплоту Q2 при температурі Т2, то ставлення T1 / T2 = Q1 / Q2 не залежить від властивостей робочого тіла і дозволяє за доступними для вимірювань величинам Q1 і Q2 визначати абсолютну температуру. Спочатку основний інтервал цієї шкали був заданий точками танення льоду і кипіння води при атмосферному тиску, одиниця абсолютної температури відповідала
так що розмір одиниць в цих шкалах однаковий. У США і деяких ін. Країнах, де прийнято вимірювати температуру за шкалою Фаренгейта, застосовують також абсолютну Т. ш. Ранкіна. Співвідношення між Кельвіном і градусом Ранкіна: n K = 1,8n ° Ra, за шкалою Ранкіна точка танення льоду відповідає 491,67 ° Ra, точка кипіння води 671,67 ° Ra.
Будь-яка емпірична Т. ш. приводиться до термодинамічної Т. ш. введенням поправок, що враховують характер зв'язку термометрического властивості з термодинамічною температурою. Термодинамічна Т. ш. здійснюється не безпосередньо (проведенням циклу Карно з термометричною речовиною), а за допомогою інших процесів, пов'язаних з термодинамічною температурою. В широкому інтервалі температур (приблизно від точки кипіння гелію до точки затвердіння золота) термодинамічні Т. ш. збігаються з Т. ш. Авогадро, так що термодинамічну температуру визначають за газовою, яку вимірюють газовим термометром. При більш низьких температурах термодинамічна Т. ш. здійснюється по температурної залежності магнітної сприйнятливості парамагнетиків (див. Низькі температури), при більш високих - за вимірюваннями інтенсивності випромінювання абсолютно чорного тіла (див. пірометрами). Здійснити термодинамічну Т. ш. навіть за допомогою Т. ш. Авогадро дуже складно, тому в 1927 була прийнята Міжнародна практична температурна шкала (МПТШ), яка збігається з термодинамічної Т. ш. з тим ступенем точності, яка експериментально досяжна. Всі прилади для вимірювання температури градуйовані в МПТШ.
Літ .: Попов М. М. Термометрія і калориметрія, 2 видавництва. М. 1954; Гордов А. Н. Температурні шкали, М. 1966; Бурдун Г. Д. Довідник по Міжнародній системі одиниць, М. 1971; ГОСТ 8.157-75. Шкали температурні практичні.