Перевести градус Реомюра в Кельвины

Что такое шкалы Реомюра и Кельвина?

Шкалы Реомюра и Кельвина — это системы измерения температуры, каждая из которых основана на своём историческом или физическом принципе. Шкала Реомюра (°Ré или °Re), названная в честь французского учёного Рене-Антуана Фершо де Реомюра, была широко распространена в Европе — особенно во Франции, Германии и России — до того, как господствующее положение заняла шкала Цельсия. По этой шкале точка замерзания воды равна 0°Ré, а точка кипения — 80°Ré при стандартном атмосферном давлении.

С другой стороны, шкала Кельвина (K) является абсолютной термодинамической шкалой температуры, разработанной лордом Кельвином (Уильямом Томсоном) в XIX веке. Она начинается с абсолютного нуля (0 K), который соответствует -273,15 °C. В отличие от шкал Цельсия и Реомюра, в шкале Кельвина не используется символ градуса; температура выражается просто как K.

При преобразовании между этими двумя шкалами температура в градусах Реомюра сначала соотносится со шкалой Цельсия или напрямую преобразуется в Кельвины, применяя линейное преобразование на основе равных шагов.

Формула

Математическая связь между температурой в градусах Реомюра (°Ré) и Кельвинах (K) выводится из их соответственных связей со шкалой Цельсия:

$$T_{°C} = T_{°Ré} \times \frac{5}{4}$$ $$T_{K} = T_{°C} + 273.15$$

Комбинируя эти две формулы, получаем прямое преобразование из Реомюра в Кельвины:

$$T_{K} = T_{°Ré} \times \frac{5}{4} + 273.15$$

где:
$T_{K}$ — температура в Кельвинах
$T_{°Ré}$ — температура в градусах Реомюра

Пошаговый процесс перевода

1. Начинаем с температуры в градусах Реомюра (°Ré).
   Пример: возьмём $40°Ré$.

2. Переводим Реомюр в Цельсий по формуле:
   $T_{°C} = 40 \times \frac{5}{4} = 50°C$.

3. Преобразуем Цельсий в Кельвин, прибавляя 273,15:
   $50 + 273.15 = 323.15\,K$.

Итого, 40°Ré соответствует 323,15 K.

Этот процесс показывает, как простое линейное преобразование позволяет переходить между шкалами, сохраняя пропорциональные приращения.

Примеры

Перевести $20°Ré$ в Кельвины.

$$T_{K} = 20 \times \frac{5}{4} + 273.15 = 25 + 273.15 = 298.15\,K$$

Следовательно, $20°Ré = 298.15\,K$.

Преобразовать $-5°Ré$ в Кельвины.

$$T_{K} = (-5) \times \frac{5}{4} + 273.15 = -6.25 + 273.15 = 266.90\,K$$

Таким образом, $-5°Ré$ соответствует 266,9 K.

Найти температуру кипения воды в Кельвинах по шкале Реомюра.

Точка кипения воды = 80°Ré

$$T_{K} = 80 \times \frac{5}{4} + 273.15 = 100 + 273.15 = 373.15\,K$$

Как и ожидалось, вода при стандартном давлении кипит при 373,15 K или 100 °C по Цельсию.

Историческая справка

Шкала Реомюра была введена в 1731 году и использовалась в научных и промышленных целях более века. Её особенно ценили в пивоварении и пищевой промышленности, поскольку приборы с калибровкой по Реомюру были широко распространены по континентальной Европе.

Почти через столетие, в 1848 году, лорд Кельвин предложил свою абсолютную шкалу в ответ на необходимость стандарта, основанного на абсолютной тепловой энергии — независимого от свойств воды. Этот переход стал фундаментальным моментом в термодинамике, где абсолютный нуль стал универсальной точкой отсчёта для энергии и молекулярного движения.

Интересно, что старинные французские термометры с делениями Реомюра можно до сих пор найти в некоторых исторических лабораториях и антикварных магазинах. Хотя эта система больше не используется в научных измерениях, имя Реомюра сохраняется как символ ранних метрологических инноваций.

Примечания

1. Шкала Кельвина начинается с абсолютного нуля (−273,15 °C) — точки, в которой система достигает минимального уровня энергии, и тепловая энергия полностью отсутствует.
2. Температуры по Реомюру ниже 0°Ré возможны и означают условия ниже точки замерзания.
3. При работе с разностями температур, а не с абсолютными значениями, слагаемое +273,15 опускается, поскольку важны лишь изменения температуры.
4. Всегда проверяйте, указывает ли термометр или исторический документ температуру в Реомюре (°Ré), Цельсии (°C) или Фаренгейтах (°F), чтобы избежать путаницы.

Часто задаваемые вопросы

Как перевести 25°Ré в Кельвины?

Для перевода 25°Ré используйте формулу
$T_{K} = 25 \times \frac{5}{4} + 273.15$.
$T_{K} = 31.25 + 273.15 = 304.40\,K$.
Итого, 25°Ré соответствует 304,40 K.

Сколько Кельвин соответствует −10°Ré?

$T_{K} = (-10) \times \frac{5}{4} + 273.15 = -12.5 + 273.15 = 260.65\,K$.
Таким образом, −10°Ré равно 260,65 K.

Чем отличается 1°Ré от 1 K?

Каждый градус Реомюра соответствует изменению температуры в 1,25 K, потому что шкала Реомюра делит диапазон от замерзания до кипения воды (0–100°C) на 80 частей вместо 100.

Может ли преобразование из Реомюра в Кельвин давать десятичные значения?

Да. Поскольку отношение $\frac{5}{4}$ даёт нецелые числа, результаты с десятичными дробями (например, 298,15 K) обычны и точны.

Используется ли в обозначении Кельвина символ градуса?

Нет. Кельвин — это термодинамическая температура, и она выражается только как K, без символа градуса (°). Это отличает её от Цельсия и Реомюра, где используется символ градуса (°).