כולם יודעים שהטמפרטורה נמדדת במעלות צלזיוס. אנשים שמכירים את הפיזיקה יודעים שהיחידה הבינלאומית של כמות זו היא הקלווין. ההתפתחות ההיסטורית של מושג הטמפרטורה והמכשירים המתאימים לקביעתה הביאה לכך שכיום אנו משתמשים במערכות מטריות אחרות מאשר אבותינו. המאמר דן בשאלות: מהי דרגת Réaumur, מתי השתמשו בה וכיצד היא קשורה לסולמות המקובלים למדידת טמפרטורה.
רנה אנטואן ראומור
לפני שקול את סולם Réaumur לקביעת הטמפרטורה של הגופים הסובבים, שקול את אישיותו של היוצר שלו.
רנה ראומור נולד ב-28 בפברואר 1683 בעיר לה רושל בצרפת. הוא החל לגלות אהבה למחקר מדעי של העולם הסובב מילדותו המוקדמת. רנה התעניין בפיזיקה, מתמטיקה,אסטרונומיה, משפטים, פילוסופיה, ביולוגיה, מטלורגיה, שפות ודיסציפלינות רבות אחרות.
בגיל 25, הוא הופך לחבר באקדמיה הצרפתית למדעים, והוא מיד מתחיל להפקיד את ביצוע פרויקטים מדעיים רציניים בקנה מידה לאומי. כחבר באקדמיה למדעים, Réaumur פרסם עבודה מדעית מדי שנה במשך 50 שנה. רבות מיצירותיו על חקר חרקים, כמו גם על חקר תכונות המתכות, תורגמו לאנגלית וגרמנית. בני דורו כינו אותו פליניוס מהמאה ה-18.
המדען מת בגיל 74 כתוצאה מנפילה מסוס במהלך אחת מטיולי הסוסים. אחריו, ראומור השאיר כתבי יד מדעיים שתפסו 138 תיקיות.
פתיחת סולם טמפרטורה חדש
בתחילת המאה ה-18 לא היה סולם מקובל למדידת טמפרטורת גופים בעולם. בשנת 1731, כתוצאה מניסויים תרמודינמיים, רנה ראומור הציע להשתמש בסולם טמפרטורה, שהחל לשאת את שם משפחתו. סולם זה נמצא בשימוש במשך יותר מ-100 שנים במדינות המובילות באירופה, בפרט, בצרפת, גרמניה ורוסיה. בסופו של דבר הוא הוחלף על ידי סולם צלזיוס, שעדיין נמצא בשימוש נרחב כיום.
מעניין לציין שראומור הציע להשתמש בסולם שלו 11 שנים לפני צלזיוס.
ניסויים שהובילו להמצאת סולם Réaumur
הניסויים שהעניקו השראה למדען להמציא סולם חדש הם פשוטים מאוד.הם כדלקמן: Réaumur שם לעצמו למטרה למדוד את טמפרטורת המעבר בין מצבי הצבירה של נוזל חיוני לבני אדם - מים, כלומר לקבוע מתי הוא מתחיל להתגבש עם היווצרות הקרח, ומתי הוא מתחיל להתגבש. להרתיח והופך לאדים. לשם כך החליט המדען להשתמש במדחום אלכוהול, אותו עיצב בעצמו.
מד החום של רעומור היה צינור זכוכית, בגובה של כ-1.5 מטר, שהתרחב בבסיסו לכלי בקוטר של כ-10 ס מ. הצינור היה מלא בתערובת של אלכוהול אתילי ומים ונאטם בשני קצותיו. תערובת האלכוהול היא שנבחרה כנוזל העבודה מכיוון שלחומר האלכוהולי הזה יש מקדם התפשטות תרמית גבוה פי 4 מאשר למים. העובדה האחרונה פירושה שרמת עמודת האלכוהול רגישה מאוד לשינויי טמפרטורה, ולכן ניתן להשתמש בה למדידה מדויקת של הכמות המדוברת.
קביעת מפלס עמודת האלכוהול במדחום ל-0 מעלות כאשר הבסיס שלו מוריד לקרח נמס, Réaumur מדד ערך זה על ידי הנחת המכשיר במים רותחים. המדען שם לב שאם הגובה ההתחלתי של עמוד האלכוהול הוא 1000 יחידות, אז הערך הסופי שלו הוא 1080 יחידות. את המספר 80, כהבדל בין הרמות החמות והקרה של עמוד במדחום, הציב Réaumur בבסיס סולם הטמפרטורה שלו.
סולם אוקטלי
כפי שנאמר, 0 מעלות בסולם Réaumur (°R) תואמות את טמפרטורת ההיתוך (ההתכה) של הקרח, ו-80°R לנקודת הרתיחה של המים. זה אומר,שהסקאלה שהציע המדען הצרפתי הוא שמונים עשרוני, מה שמבדיל אותו מסולם צלזיוס או קלווין, המבוססים על המספר 100. העובדה האחרונה, מן הסתם, הובילה לתזוזה הדרגתית על ידי סולמות אלו. מערכת המספרים שלנו היא עשרונית, כך ששימוש במספרים כמו 10, 100 וכן הלאה הוא הרבה יותר נוח מערכי ביניים.
יחסים עם סולמות צלזיוס וקלווין
כפי שצוין לעיל, טמפרטורת Réaumur אינה משמשת כמעט בשום מקום כעת, עם זאת, היא משמשת לעתים במהלך הכנת סירופ סוכר ובייצור קרמל. לכן, יש לתת את הנוסחאות להמרת מעלות Reaumur לצלזיוס ולקלווין. הנוסחאות האלה הן כדלקמן:
- C=1, 25R;
- K=1, 25R + 273, 15.
בביטויים המוצגים R, C, K - מעלות Réaumur, Celsius ו-Kelvin, בהתאמה. בדיקת נכונות הנוסחה הראשונה היא פשוטה למדי: אנו מחליפים לתוכה את הערך של 80 מעלות R, שבו מים רותחים. ואז נקבל: C \u003d 1, 2580 \u003d 100 ° C, התואמת בדיוק לנקודת הרתיחה של הנוזל הזה בתנאים רגילים בסולם המוכר לנו.
כמו כן, הנה הנוסחאות ההפוכות להמרת מעלות צלזיוס וקלווין ל-Reaumur:
- R=0.8C;
- R=0.8K - 218.52.
שים לב שאפס מעלות Réaumur עולה בקנה אחד עם טמפרטורת צלזיוס זו.
דוגמה לפתרון בעיות
כפי שניתן לראות מהנוסחאות של הפסקה הקודמת, ההמרה בין סולמות מדידה שוניםהטמפרטורה קלה מספיק. בואו נפתור בעיה פשוטה: "בייצור קרמל, נעשה שימוש במדחום מכויל לדרגות Réaumur, שבמהלך הכנת הממתקים הראה ערך של 123°R. כמה מעלות יראה המדחום אם היה מכויל ל- סולם צלזיוס?"
באמצעות הנוסחה להמרת מעלות Réaumur לצלזיוס, נקבל: C=1.25123=153.75 מעלות צלזיוס. לשלמות הפתרון, אנו מתרגמים גם דרגות אלו לערך קלווין, נקבל: K \u003d 1.25123 + 273, 15 \u003d 426.9 °K.
