Что измеряется в кельвинах

О различных температурных шкалах

что измеряется в кельвинах

История

Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества — теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково — градусами.

Из того, что температура — это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (т.е. в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

Шкала Кельвина

В термодинамике используется шкала Кельвина, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела), а один кельвин равен 1/273.

16 расстояния от абсолютного нуля до тройной точки воды (состояния, при котором лёд, вода и водяной пар находятся в равновесии). Для пересчета кельвинов в энергетические единицы служит постоянная Больцмана.

Используются также производные единицы: килокельвин, мегакельвин, милликельвин и т.д.

Шкала Цельсия

В быту используется шкала Цельсия, в которой за 0 принимают точку замерзания воды, а за 100° точку кипения воды при атмосферном давлении.

Поскольку температура замерзания и кипения воды недостаточно хорошо определена, в настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: градус Цельсия равен кельвину, абсолютный ноль принимается за −273,15 °C.

Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия — особая точка для метеорологии, поскольку замерзание атмосферной воды существенно всё меняет.

Шкала Фаренгейта

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. В этой шкале на 100 градусов раздёлен интервал от температуры самой холодной зимы в городе, где жил Фаренгейт, до температуры человеческого тела. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F — 32), то есть изменение температуры на 1 °F соответствует изменению на 5/9 °С. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724.

Шкала Реомюра

Предложенна в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица — градус Реомюра (°R), 1 °R равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками — температурой таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R)

1 °R = 1,25 °C.

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

 

Пересчёт температуры между основными шкалами
Кельвин Цельсий Фаренгейт
Кельвин (K) = K = С + 273,15 = (F + 459,67) / 1,8
Цельсий (°C) = K − 273,15 = C = (F − 32) / 1,8
Фаренгейт (°F) = K · 1,8 − 459,67 = C · 1,8 + 32 = F

 Сравнение температурных шкал

Описание Кельвин Цельсий Фаренгейт Ньютон Реомюр
Абсолютный ноль −273.15 −459.67 −90.14 −218.52
Температура таяния смеси Фаренгейта (соли и льда в равных количествах) 255.37 −17.78 −5.87 −14.22
Температура замерзания воды (нормальные условия) 273.15 32
Средняя температура человеческого тела¹ 310.0 36.8 98.2 12.21 29.6
Температура кипения воды (нормальные условия) 373.15 100 212 33 80
Температура поверхности Солнца 5800 5526 9980 1823 4421

¹ Нормальная температура человеческого тела — 36.6 °C ±0.7 °C, или 98.2 °F ±1.3 °F. Приводимое обычно значение 98.6 °F — это точное преобразование в шкалу Фаренгейта принятого в Германии в XIX веке значения 37 °C. Поскольку это значение не входит в диапазон нормальной температуры по современным представлениям, можно говорить, что оно содержит избыточную (неверную) точность. Некоторые значения в этой таблице были округлены.

Сопоставление шкал Фаренгейта и Цельсия

(oF — шкала Фаренгейта, oC — шкала Цельсия)

oF oC oF oC oF oC oF oC
-459.67-450-400-350-300-250-200-190-180-170-160-150-140-130-120-110-100-95-90-85-80-75-70-65 -273.15-267.8-240.0-212.2-184.4-156.7-128.9-123.3-117.8-112.2-106.7-101.1-95.6-90.0-84.4-78.9-73.3-70.6-67.8-65.0-62.2-59.4-56.7-53.9 -60-55-50-45-40-35-30-25-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5 -51.1-48.3-45.6-42.8-40.0-37.2-34.4-31.7-28.9-28.3-27.8-27.2-26.7-26.1-25.6-25.0-24.4-23.9-23.3-22.8-22.2-21.7-21.1-20.6 -4-3-2-112345678910111213141516171819 -20.0-19.4-18.9-18.3-17.8-17.2-16.7-16.1-15.6-15.0-14.4-13.9-13.3-12.8-12.2-11.7-11.1-10.6-10.0-9.4-8.9-8.3-7.8-7.2 2021222324253035404550556065707580859095100125150200 -6.7-6.1-5.6-5.0-4.4-3.9-1.11.74.47.210.012.815.618.321.123.926.729.432.235.037.851.765.693.3

Для перевода градусов цельсия в кельвины необходимо пользоваться формулой T=t+T0 где T- температура в кельвинах, t- температура в градусах цельсия, T0=273.15 кельвина. По размеру градус Цельсия равен Кельвину.

Источник: https://meteoinfo.ru/t-scale

Градусы Цельсия, Фаренгейта, Кельвина

что измеряется в кельвинах

Чтобы ответить на вопрос «Откуда взялись все эти градусы и шкалы температур и почему не пользоваться одной» нужно начать с самого начала

Самым первым термометром (на самом деле термоскопом) с очень большой натяжкой можно считать изобретение Галилео Галилея в самом конце 16-ого века. Вот только температуры он не измерял, на нем даже значений никаких нанесено не было.

Сейчас можно купить сувенир называющийся термометром Галилея и кое-как понять, холодно сейчас или жарко он поможет. Первые устройства приписываемые Галилею и современникам были воздушными и дать сколько-нибудь точную цифру поэтому не могли.

Что-то действительно похожее на современный прибор появилось во Флоренции во второй половине 17-го века.

Флорентийцы знали, что использовать воду в термометре нельзя, она ведь замерзнет, поэтому применяли винный спирт, деления на трубку с жидкостью наносились так, чтобы она не опускалась ниже 10 и не поднималась выше 40, таким образом всего делений было 50.

Роберт Гук, известный нам открытием связи между деформацией тела и приложенной к нему силой (Закон Гука) и, что важно для этой истории, постоянной температуры кипения воды и таяния льда, в 1663 году изготовил прибор, где в качестве ноля была отмечена температура при которой лед тает, а в качестве термометрической жидкости использовался подкрашенный красным спирт.

Ньютону, для его исследований, понадобилось измерять температуру. В качестве нулевого деления им была выбрана температура замерзания пресной воды, а рабочей жидкостью в приборе было льняное масло.

Ньютон употребил термин «термометр», но слово «температура» не употреблял, вместо этого используя «градусы теплоты». Второй реперной точкой знаменитый ученый избрал температуру тела человека 12 градусов Ньютона. Число 12 здесь неспроста, оно взято по аналогии с числом месяцев в году.

Датчанин Олаф Рёмер предложил за нуль принять температуру замерзания соленой воды, а в качестве второй точки — температуру человека. Олаф был хорошо знаком со следующим нашим героем, вы сразу же заметите общие идеи.

Градусы Фаренгейта

Первым человеком создавшим почти современный термометр был Габриель Фаренгейт. Он стал применять вместо спирта ртуть. По текущей шкале Фаренгейта температура замерзания воды 32 градуса, а кипения — 212.

Прибор из 18-го века

Сам изобретатель устанавливал в качестве ноля температуру таяния смеси воды со льдом, морской солью (хлорид натрия) и нашатырем (хлорид амония). По второй распространенной версии за ноль была принята просто температура зимой на улице.

Второй точкой отсчета стала температура тела человека. С этим значением связана занятная история.

В качестве эталонного человека, температуру которого он измерял для опыта, физик выбрал свою жену. Только не учел, что она была в то время нездорова и ее «нормальная» температура ее составила бы сейчас 37,8 градуса Цельсия, а не 36,6. Так 100 градусов Фаренгейта соответствовали 37,7 °C.

В современной шкале Фаренгейта температура здорового человека — 98,6, таяния льда — все те же 32, а для смеси воды с нашатырем и солью (смесь Фаренгейта) — 0 °F.

Число 32 было взято ученым не случайно. Фаренгейт принадлежал к франко-масонам, а в этом тайном обществе 32 степени посвящения.

Чтобы перевести градусы Фаренгейта в Цельсия, нужно использовать формулу:

Т (°С) = 5/9 (t (°F) — 32)

Вот только используют шкалу Фаренгейта в США, четырех островных государствах да изредка, по старой памяти, в Канаде и Великобритании.

Градусы Цельсия

Шведский метеоролог Андерс Цельсий предложил новую температурную шкалу. В качестве нулевого деления была принята температура кипения воды, а при 100 °C начинал таять лед (оба значения, при нормальном атмосферном давлении).

Сегодня мы используем шкалу целься наоборот благодаря Карлу Линнею.

Цельсий пытался избежать отрицательных значений в показаниях своего «градусника». Поэтому и избрал в качестве «0» температуру кипения, верхним значением был 0, а нижним — 150, отрицательных чисел не было.

Линней же был ботаником и использовал термометр в своих оранжереях, для этого был удобнее современный вариант шкалы.

На протяжении 18-го века шкалу называли «шведской». В 19-м веке ее чаще всего называют «стоградусной» и изредка по имени создателя. Centigrade по-английски и французски centigrado по итальянски. И только в 1948 году Международный комитет мер и весов окончательно утвердил название «degree Celsius». С современного английского фраза 10 degrees centigrade переводиться как «10 градусов Цельсия».

Градусы Кельвина

В середине 19 века появилась еще одна шкала температур — Кельвина.Температура измеряется просто в кельвинах, без слова «градус». И если вы раньше не слышали такого названия (а это, к слову, одна из семи основных международных единиц измерения величин), это просто из-за гуманитарного образования. Ведь температуру в Кельвинах измеряют в термодинамике, это система измерения для ученых, а не бытовая.

Интересно, что шкала так названа в честь Уильяма Томсона, известного своими научными работами по электростатике и термодинамике Ах да, сэр Уильям, получил титул лорд Кельвин Ларгский. Поэтому — «эффект Томсона», а «шкала Кельвина».

Сама шкала интересна еще и тем, что является абсолютной (все вышеперечисленные — эмпирические) и начинаться с «ноля», которого невозможно достичь.

Температура в 0 К, является абсолютным нулем, величиной которой невозможно достичь потому, что запрещает Третье начало термодинамики. Но каждый может попробовать. Просто нужно достичь такого стояния, когда частицы материи прекратили движение, совсем.

Как вы поняли значение это сугубо теоретическое и на практике невозможное. Самая низкая температура которой удалось достичь — 0,000000002K, но не 0!

Чтобы пересчитать Кэльвины в градусы Цельсия достаточно от температуры в Кельванах отнять 273,15. Простая формула пересчета. Так было и задумано, чтобы шкалы Кельвина и Цельсия были совместимы. −273,15 °C = 0 К, а также 0 °C = 273,15 К.

Излучения тепла зеброй

Это, конечно же не вся история. Ведь были еще градусы Реомюра и Рёмера, Ранкина и Делиля. И не забудьте о Ньютоне. В конечном счета в системе СИ есть только одна температура, та, что в в Кельвинах. Но нам в быту удобнее Цельсии.

Просто потому, что замерзание воды процесс наглядный, а «абсолютный нуль» что-то далекое и непонятное.

Ответ на вопрос заданный в начале статьи прост: каждый ученый создавал такую шкалу температур, какую считал более удобной, исходя из собственного опыта и представлений.

На самом деле даже измерить температуру непосредственно нельзя, в любом приборе исполняться другие величины, например, изменение объема, электрического сопротивления или интенсивности излучения.

Источник: https://interesnye-istorii.in.ua/degrees-celsius-fahrenheit-kelvin/

Единицы измерения температуры

что измеряется в кельвинах

Изучая геометрию, используют длину как основную единицу (остальные единицы производные), в кинематике добавляется вторая основная единица — время, динамика дает третью основную единицу — массу, изучение теории тепловых явлений требует введения новой основной единицы — температуры. Температуру определяют как степень нагретости тел.

Однако такое определение является качественным, субъективным и не имеет указания на то, как производить измерения температуры. Методы измерения температуры получили свое развитие только после того, как температуру связали с длиной, объемом и т.д., параметрами, которые можно непосредственно измерять. Численные методы измерения температуры имеют свои корни в XVII веке.

Свой термоскоп демонстрировал Г. Галилей.

Еще позднее было показано, из основного уравнения молекулярно-кинетической теории газа, что температура является мерой средней кинетической энергии молекул. Исторически температура была введена в науку как термодинамический параметр, ее единицей стали считать градус. После того, как определили связь температуры со средней кинетической энергией молекул, стало понятно, что температуру можно определить как энергию и единицей ее считать джоуль или эрг.

Все единицы измерения температуры делят на две большие группы: относительные температуры и абсолютные. Например, градус Цельсия, градус Фаренгейта — единицы измерения температуры, относящиеся к группе относительных температур. Кельвин, градус Ранкина- единицы измерения температуры, которые относят к группе абсолютных температур.

Кельвин, градус Цельсия — единицы измерения температуры в системе СИ

В Международной системе единиц (СИ), единицей термодинамической температуры ($T$) является кельвин (К). Это основная единица данной системы единиц. Один кельвин — это термодинамическая температура равная $\frac{1}{273,16}$ части от температуры тройной точки воды.

К недостатками такого определения относят то, что попытки получить температуру в один кельвин связаны с зависимостью от чистоты и изотопного состава воды. Существуют попытки дать определение одного кельвина через величину постоянной Больцмана ($k=1,38\cdot {10}{-23}\frac{Дж}{К}$).

Вероятно в таком случае один кельвин — это будет такое изменение температуры, которое ведет к изменению энергии (на одну степень свободы) равному $kT$=$1,38\cdot {10}{-23}Дж$.

Единица термодинамической температуры именована в честь английского ученого У. Томсона (лорда Кельвина). Вплоть до 1968 г. единицу термодинамической температуры называли градусом Кельвина. Начало шкалы термодинамической температуры совпадает с абсолютным нулем ($T=0К$).

Кратные и дольные единицы кельвина получают используя стандартные приставки системы СИ, например, кК — килокельвин ($1кК={10}3К$); пК -пикокельвин ($1пК={10}{-12}К$) и т.д.

Градус Цельсия (${\rm{}\circ\!C}$) — это еще одна единица измерения температуры ($t$), которую используют в системе СИ совместно с кельвином. Свое название ${\rm{}\circ\!C}$ получил в честь шведского ученого А. Цельсия, который создал свою шкалу измерения температуры. На сегодняшний момент градус Цельсия равен кельвину, однако ноль шкалы температур по Цельсию сдвинут относительно шкалы Кельвина:

\[T=t+273,15\ \left(1\right).\]

Градус Фаренгейта, градус Реомюра, градус Ранкина — единицы измерения температуры

Шкала Фаренгейта и соответственно, такая единица измерения температуры как градус Фаренгейта (${\rm{}\circ\!F}$) много применялись в англоязычных странах. Сейчас ${\rm{}\circ\!F}$ используют в быту сравнительно не много стран, например такие как: США, Багамы, Белиз, Палау, Каймановы острова. В Канаде используют и градусы Цельсия и градусы Фаренгейта.

Температура по Цельсию ($t$) и температура по Фаренгейту ($t_F$) соотносятся как:

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Сколько люксов должно быть на рабочем месте

\[t=\frac{5}{9}\left(t_F-32\right);;t_F=\frac{9}{5}t+32\ (2)\ .\]

Так, следуя выражениям (2) температура таяния льда по Фаренгейту при нормальном давлении равна: $t_F=32{\rm{}\circ\!F}.$

Шкала Реомюра на сегодняшний момент практически не используется. По этой шкале температура плавления льда принята за 0, а точка кипения воды соответствует 80 градусам. Градус Реомюра (${}\circ R$) соотносится с градусом Цельсия как:

\[1{\rm{}\circ\!C}=0,8{}\circ R;;1{}\circ R=1,25{\rm{}\circ\!C}.\]

Градус Ранкина (${}\circ Ra$) используют при инженерных вычислениях в англоязычных странах. Этот градус используется в шкале Ранкина, которая является абсолютной температурной шкалой. Начало шкалы соответствует температуре абсолютного нуля, точка кристаллизации воды $491,67{}\circ Ra$, .кипении воды происходит при $671,67{}\circ Ra$. Кельвин и градус Ранкина соотносятся как:

\[1{}\circ Ra=1,8\ К.\]

Примеры задач с решением

Пример 1

Задание. Чему станет равна постоянная Больцмана, если за единицу температуры по шкале Кельвина принимать не 1К, а 5 К?

Решение. По условию задачи единица температуры в системе СИ стала больше в пять раз, это означает, что если обозначить температуру по общепринятой шкале как $T$, но по нашей новой шкале ($T_N$) она станет равна:

\[T_N=\frac{T}{5}\left(1.1\right).\]

По закону о равномерном распределении энергии по степеням свободы ($i$ — число степеней свободы молекулы) мы имеем:

\[\left\langle E\right\rangle =\frac{i}{2}kT\ \left(1.2\right),\]

$k=1,38•{10}{-23}\frac{Дж}{К}$- постоянная Больцмана.

Средняя кинетическая энергия молекул измеряется в Дж и не зависит от масштаба единиц температуры, это означает, что:

\[\left\langle E\right\rangle =\frac{i}{2}kT=\frac{i}{2}k_NT_N\to kT=k_NT_N\to k_N=k\frac{T}{T_N}=5k.\]

Вычислим нашу новую «постоянную Больцмана»:

\[k_N=5\cdot 1,38\cdot {10}{-23}=6,9\cdot {10}{-23}\left(\frac{Дж}{К}\right).\]

Ответ. $k_N=6,9\cdot {10}{-23}\frac{Дж}{К}$

Пример 2

Задание. Идеальный газ, показателем адиабаты $\gamma =1,4$ сжали, как показано на рис.1. Первоначальная температура газа составляла $T_1=290\ K$. Какой стала температура газа после сжатия? Выразите температуру газа в градусах Цельсия.

Решение. На рис.1 изображен адиабатный процесс, так как указано, что он происходит без теплообмена ($\delta Q=0$). Для решения нашей задачи удобнее использовать уравнение адиабатного процесса в параметрах $p,T$:

\[\frac{T_1}{p{\frac{\gamma -1}{\gamma }}_1}=\frac{T_2}{p{\frac{\gamma -1}{\gamma }}_2}\left(2.1\right).\]

Из уравнения (2.1) выразим конечную температуру:

\[T_2=T_1\left(\frac{p{\frac{\gamma -1}{\gamma }}_2}{p{\frac{\gamma -1}{\gamma }}_1}\right)=T_1{\left(\frac{p_2}{p_1}\right)}{\frac{\gamma -1}{\gamma }}.\]

Вычислим температуру:

\[T_2=290\cdot {10}{\frac{0,4}{1,4}}=560\ \left(К\right).\]

Выразим температуру в градусах Цельсия:

\[T=273+t\to t=T-273\to t=560-273=287{\rm{}\circ\!C}\]

Ответ. $t=287{\rm{}\circ\!C}$

Читать дальше: единицы измерения.

Источник: https://www.webmath.ru/poleznoe/fizika/fizika_211_edinicy_izmerenija_temperatury.php

Температура в термодинамике

Определение 1

Термодинамическая температура — единственная функция состояния термодинамической системы, характеризующая направление самопроизвольного теплообмена между материальными телами.

Рисунок 1. Понятие термодинамики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Термодинамическая температура в физике всегда обозначается буквой T, измеряется в кельвинах (обозначается K) и отсчитывается исключительно по абсолютной термодинамической шкале под названием шкал Кельвина. Абсолютная температура в термодинамике является основной шкалой в физике и в термодинамических уравнениях.

Молекулярно-кинетическая гипотеза, со своей стороны, непосредственно соединяет абсолютную температуру со средним коэффициентом кинетической энергией прямолинейного движения молекул идеального газа в условиях постоянного равновесия.

История измерения температуры

Измерение температуры в термодинамики прошло достаточно долгий и трудный путь в своём развитии. Так как температура невозможно измерить непосредственно, то для её измерения ученые применяли свойства термометрических веществ, находившиеся в функциональной зависимости от коэффициента температуры. На этой основе в итоге были созданы различные температурные шкалы, получившие название эмпирических, а измеренная посредством их температура носит название эмпирической.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Замечание 1

Весомыми недостатками эмпирических шкал считается наличие несовпадения и непостоянства значений температур для различных термометрических тел: как между реперными материальными точками, так и за их границами.

Такое явление связано с отсутствием в природе универсального вещества, способного сохранять свои свойства в диапазоне всевозможных температур. В 1848 году Томсон решил с помощью экспериментов выбрать наиболее подходящий градус температурной среды таким образом, чтобы в её пределах эффективность тепловой машины была при любых условиях одинаковой.

В дальнейшем, в марте 1854 года, исследователи использовали обратную функцию Карно для создания новой шкалы в термодинамике, не зависящей от свойств, активно действующих в системе термометрических тел. Однако, практическое внедрение этой идеи оказалась невозможной. В начале XIX столетия в поисках «абсолютного» устройства для измерения температуры наука вновь вернулась к теории идеального газового термометра, базирующейся на законах веществ Гей-Люссака и Шарля.

Газовый термометр в течение длительного периода времени был единственным методом воспроизведения и закрепления абсолютной температуры. Новые направления в разработке идеальной температурной шкалы основаны на реализации уравнений Стефана ─ Больцмана в бесконтактной термометрии и формулы Гарри (Харри) Найквиста ─ в контактной.

Температура как интенсивное свойство

Рисунок 2. Термодинамическая температура. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Чтобы определить температуру, как интенсивное свойство любой системы, необходимо наполнить бочку холодной водой из других ведер. Сумма объемов жидкости в ведрах равна объему бочки. Однако сколько бы холодной воды ни поместить в бочку, горячей воды при этом невозможно получить. Такое рассуждение не смешно и не наивно, как может показаться с первого раза, ведь опыт не очевиден сам собой. Это один из важнейших законов природы, к которому люди просто привыкли.

Определение 2

Физика — великое торжество человеческого разума, но она практически всегда развивалась в связи с исследованием кажущихся тривиальностей.

Например, из нескольких коротких палок возможно быстро составить одну длинную, если соединить их встык между собой. Объем и длина – основные свойства системы. Но теперь желательно добавить к ним площадь и массу, которые выступают в качестве примеров экстенсивных свойств. Такие величины постепенно складываются, а на основе закона сложения базируется и метод их дальнейшего измерения.

Замечание 2

Определение экстенсивной величины — это сравнение ее с однородной в отношении концепции величиной.

Измерять температуру необходимо так, как измеряют площадь, длину, объем, массу, нельзя: температуры никогда не складываются. Единица температуры, которой можно сразу измерять любую температурную шкалу, просто невозможна. Температура – яркий пример интенсивных свойств концепции, поэтому к ней закон сложения неприменим.

Пример 1

Например, если разделить железный стержень на несколько частей, температура каждой из них останется прежней, а вот длина, соответственно, изменится.

Непосредственно установить конкретное числовое соотношение между различными температурами бессмысленно и нереально. Поэтому цель ученых измерить температуру без использования метода, пригодным для экстенсивных величин оказалась невыполнимой.

Основы построения термодинамической шкалы температур

Рисунок 3. Абсолютная температура в термодинамике. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Шкала температур в термодинамике может быть построена принципиально на основании гипотезы Карно, которая предполагает:

  • независимость показателя полезного действия теплового идеального двигателя от самой природы материального тела;
  • самостоятельность от конструкции мотора;
  • зависимость от температур холодильника и нагревателя.

Такое соотношение возможно использовать для построения абсолютной термодинамической температуры. Если изометрическое явление цикла Карно осуществлять при температуре тройной точки воды, то коэффициент объема движущихся веществ изменится. Установленная таким образом шкала называется в физике термодинамической шкалой Кельвина. К сожалению, точность и надежность измерения количества теплоты низкая, что не позволяет реализовать вышеуказанный метод на практике.

Абсолютная температурная шкала может быть представлена в качестве некого термометрического элемента идеального газа. Если измерять давление этого вещества, близкого по свойствам к идеальному, расположенного в герметичном сосуде постоянного объёма, то таким способом ученые определяют температурную шкалу, которая называется идеально-газовой. Преимуществом этой шкалы считается тот факт, что давление идеального газа изменяется линейно с температурой.

В различных тематических изданиях по термодинамике приводятся доказательства того, что измеренная по идеально-газовой шкале температура полностью совпадает с термодинамической температурой. Однако между этими сетками есть принципиальная разница с качественной точки зрения.

Замечание 3

Только термодинамическая шкала является абсолютно самостоятельной и не зависит от свойств термометрического тела.

Как уже было ранее сказано, точное воспроизведение термодинамической шкалы всегда сопряжено с серьезными трудностями. Поэтому изначально необходимо тщательно измерять количество получаемой теплоты в изотермических процессах теплового двигателя.

Дальнейшее воспроизведение термодинамической температурной сетки в диапазоне от 10 до 1337 K возможно посредством газового термометра. При более высоких температурах возникает диффузия реального газа в стенках резервуара, а при температурах в несколько тысяч градусов элементы распадаются на атомы. Для измерения температурных показателей за пределами возможностей газовых термометров в силу вступают специальные методы измерения.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/temperatura_v_termodinamike/

Шкалы измерений (2)

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Из того, что температура— это кинетическая энергия молекул,ясно, что наиболее естественно измерятьеё в энергетических единицах (т.е. всистеме СИв джоулях).Однако измерение температуры началосьзадолго до создания молекулярно-кинетическойтеории, поэтому практические шкалыизмеряют температуру в условных единицах— градусах.

Шкала температурКельвина

Понятие абсолютнойтемпературы было введено У. Томсоном(Кельвином), в связи с чем шкалу абсолютнойтемпературы называют шкалой Кельвинаили термодинамической температурнойшкалой. Единица абсолютной температуры —кельвин(К).

Абсолютная шкалатемпературы называется так, потому чтомера основного состояния нижнего пределатемпературы — абсолютныйноль,то есть наиболее низкая возможнаятемпература, при которой в принципеневозможно извлечь из вещества тепловуюэнергию.

Абсолютный ноль определён как0 K, что равно −273.15 °C (точно).

Шкала температурКельвина — температурнаяшкала,в которой начало отсчёта ведётся отабсолютногонуля.

Используемые в бытутемпературные шкалы — как Цельсия,так и Фаренгейта(используемая, в основном, в США),— не являются абсолютными и поэтомунеудобны при проведении экспериментовв условиях, когда температура опускаетсяниже точки замерзания воды, из-за чеготемпературу приходится выражатьотрицательным числом. Для таких случаевбыли введены абсолютные шкалы температур.

Одна из них называетсяшкалой Ранкина,а другая — абсолютной термодинамическойшкалой (шкалой Кельвина); температурыпо ним измеряются, соответственно, вградусах Ранкина (°Ra) и кельвинах(К). Обе шкалы начинаются при температуреабсолютного нуля. Различаются они тем,что кельвин равен градусу Цельсия, аградус Ранкина — градусу Фаренгейта.

Температуре замерзания воды пристандартном атмосферном давлениисоответствуют 273,15 K. Число градусовЦельсия и кельвинов между точкамизамерзания и кипения воды одинаково иравно 100. Поэтому градусы Цельсияпереводятся в кельвины по формуле K = °C+ 273,15.

Цветность ламп (Кельвины)

Цветовая температура соответствует цветности света источника освещения. Она измеряется в Кельвинах (К). Чем выше цветовая температура, тем холоднее с усилением в сторону более голубого оттенка источник света. Чем она ниже, тем теплее и «уютнее» свет. Цветность света ламп OSRAM соответствует значениям температуры: теплый комфортный свет (2500 К), теплый белый (2700 К), холодный белый (4000 К) и холодный дневной свет (6500 К).

Теплый комфортный свет – для приятного состояния в домашних условиях

Лампы OSRAM DULUX INTELLIGENT, OSRAM DULUX SUPERSTAR и OSRAM DULUXSTAR являются первыми энергосберегающими лампами с теплым светом, похожим на свет классических ламп накаливания. Лампы идеально подходят для освещения жилых помещений и спальных комнат: Теплый белый свет как бы приглашает расслабиться и насладиться жизнью. Функция регулирования силы света ламп OSRAM DULUX INTELLIGENT DIM также позволяет создать особое настроение в освещаемом помещении.

Теплый белый — для комфортного освещения жилых зон

Энергосберегающие лампы с теплым белым светом могут использоваться в жилых помещениях для создания уютной атмосферы. Данная цветность света обладает приятным теплым эффектом. OSRAM предлагает лампы различной формы и исполнения для широкого круга применения в быту.

Холодный белый – для основного нейтрального освещения жилых помещений

Энергосберегающие лампы с нейтральным белым светом лучше всего подходят для общего основного освещения жилых помещений.

Лампы с холодным белым светом создают ниспадающий сверху вниз световой поток и могут использоваться, например, в кухонных помещениях и в ванных комнатах.

Лампы OSRAM DULUX SUPERSTAR STICK предназначены для основного освещения, а лампы в компактном исполнении, такие как DULUX SUPERSTAR MICRO TWIST идеально подходят для освещения вестибюлей, лестничных клеток или домашнего офиса.

Холодный дневной свет – чистая концентрация и жизненная активность

Свет, похожий на дневной, выглядит наиболее естественно и идеально подходит для освещения частных рабочих помещений. Исследования показали, что искусственный дневной свет оказывает положительное влияние на состояние человека и его настроение, а также помогает сосредоточиться.

Для работы, чтения или учебы без утомления или напряжения глаз свет должен быть ярким, равномерным и неослепляющим, гарантировать естественную цаетопередачу.

Поэтому энергосберегающие лампы с холодным дневным светом могут, например, использоваться в потолочных светильниках в офисных помещениях или в светильниках для чтения.

 Рекомендуем!

На сайте фирмы OSRAM есть интересная информация — как правильно осветить различные зоны деятельности с иллюстрациями. Домашний офисДетские комнатыКухняГостиные / столовыеСпальниВанные комнатыПрихожая / лестничная клеткаСкладские / подсобные помещенияГаражи / Крытые автостоянкиНаружное освещение

Источник: http://unonasvet.ru/cvetnost-lamp-kelviny

Что значит цветовая температура при покупке ламп

Часто при покупке энергосберегающих ламп, продавцы спрашивают: «Какой цветности или оттенка лампы Вам предложить?». Раньше, при покупке ламп накаливания, таких вопросов не возникало, потому что, все лампы накаливания выпускались в одной цветовой температуре 2700 — 3000 К. Попробуем разъяснить себе этот вопрос. Что такое вообще цветовая температура ламп?

Если вы уже покупали компактные люминесцентные и светодиодные лампы, то видели на упаковке надписи 2700 К, 4000 К и 6000 К.
Это как раз и есть цветовая температура светового излучения лампочки. Измеряется данная температура в Кельвинах.

Впервые эту единицу измерения предложил Уильям Томсон (он же лорд Кельвин). В 1848 году официально утверждена в Международной системе СИ.

В физике и науках, имеющих непосредственное отношение к физике, термодинамическую температуру измеряют как раз в Кельвинах. Начало отчета температурной шкалы начинается с точки 0 Кельвин, что означат -273,15 градуса Цельсия.

То есть, 0 К – это и есть абсолютный нуль температуры и имеет абсолютно чёрный цвет. Можно легко перевести температуру из Цельсия в Кельвин.

Для этого нужно просто прибавить число 273. Например, 0°С это 273 К, тогда 1°С это 274 К, по аналогии, температура тела человека 36,6°С это 36,6 + 273,15 = 309,75 К. Вот так всё просто получается.

Если кратко объяснить, все предметы при нагревании излучают свечение. Так вот, если опытным путём нагревать предмет (см. фото), мы увидим как цвет изменяется в зависимости от того до какой температуры мы его нагреваем.

Изменение цветности от нагрева

а) Это абсолютно черное тело, невидимое глазом. Температура 0 Кельвин (-273,15 градуса Цельсия) – абсолютный нуль или полное отсутствие любого излучения.

б) Включаем «сверхмощное пламя» и начинаем нагревать. Цветовая температура тела, посредством нагревания, повысилась до 273 К.

в) Нагреваем дальше и видим слабое красное свечение. При этом, температура увеличилась до 800 К (527°С).

г) Цветовая температура поднялась до 1300 К (1027°С) и тело приобрело ярко-красный цвет. Например, такой же цвет свечения вы можете увидеть при нагревании некоторых металлов.

д) Далее при нагреве до 2000 К (1727°С), видим оранжевый цвет свечения. Такой же цвет имеют раскаленные угли в костре, а также некоторые металлы при нагревании и пламя свечи.

е) Температура уже 2500 К (2227°С). Свечение такой температуры приобретает желтый цвет. Трогать руками такое тело крайне опасно!

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какой свет лучше для глаз

ж) Белый цвет – 5500 К (5227°С), такой же цвет свечения у Солнца в полдень, или ещё говорят раскален добела.

з) Голубой цвет свечения – 9000 К (8727°С). Такую цветовую температуру нагреванием пламенем получить реально невозможно. Но такой порог температуры вполне достижим в термоядерных реакторах и при атомных взрывах, а температура звезд во вселенной может достигать десятки и сотни тысяч Кельвин. Такой же голубой оттенок света можно увидеть, например, у светодиодных фонарей, небесных светил и других источников света. Цвет неба в ясную погоду примерно такого же цвета.

Перечень цветовых температур распространённых источников света

Также для большей наглядности хочу привести таблицу:

800 К начало видимого темно-красного свечения раскалённых тел;
1500-2000 К свет пламени свечи;
2000 К Натриевая лампа высокого давления;
2200 К лампа накаливания 40 Вт;
2680 К лампа накаливания 60 Вт;
2800 К лампа накаливания 100 Вт (вакуумная лампа);
2800-2854 К газонаполненные лампы накаливания с вольфрамовой спиралью;
3000 К лампы накаливания 200 Вт, галогенные лампы и светодиодные лампы;
3200—3250 К типичные киносъёмочные лампы;
3400 К солнце у горизонта;
3800 К лампы, использующиеся для подсветки мясных продуктов в магазине (имеют повышенное содержание красного цвета в спектре);
4200 К лампа дневного света (тёплый белый свет);
4300-4500 К утреннее солнце и солнце в обеденное время;
4500-5000 К ксеноновая дуговая лампа, электрическая дуга;
5000 К солнце в полдень;
5500 К облака в полдень;
5500-5600 К фотовспышка;
5600-7000 К лампа дневного света;
6200 К близкий к дневному свет;
6500 К стандартный источник дневного белого света, близкий к полуденному солнечному свету;
6500-7500 К облачность;
7500 К дневной свет, с большой долей рассеянного от чистого голубого неба;
7500-8500 К туман;
9500 К синее безоблачное небо на северной стороне перед восходом Солнца;
10000 К источник света с «бесконечной температурой», используемый в риф-аквариумах (актиниевый оттенок голубого цвета);
15000 К ясное голубое небо в зимнюю пору;

Цветовая температура, в °К (Кельвинах).

Светодиодные лампы любой цветности 2700 К, 3000 К, 4000 К, 6500 К можно приобрести по ссылке.

Международная маркировка по цветопередаче и цветовой температуре.

Код* Температура Особенности Применение
530 3000 Свет тёплых тонов с плохой цветопередачей. Объекты кажутся коричневатыми и малоконтрастными. Посредственная светоотдача. Гаражи, кухни. В последнее время встречается всё реже.
640/740 4000 «Прохладный» свет с посредственной цветопередачей и светоотдачей Весьма распространён, должен быть заменён на 840
765 6500 Голубоватый «дневной» свет с посредственной цветопередачей и светоотдачей Встречается в офисных помещениях и для подсветки рекламных конструкций
827 2700 Похожий на свет лампы накаливания с хорошей цветопередачей и светоотдачей Жильё
830 3000 Похожий на свет галогенной лампы с хорошей цветопередачей и светоотдачей Похожий на 827, с несколько голубоватым оттенком
840 4000 Белый свет для рабочих поверхностей с очень хорошей цветопередачей и светоотдачей Общественные места и офисы. Внешнее освещение.
865 6500 «Дневной» свет с хорошей цветопередачей и посредственной светоотдачей Общественные места, офисы. Внешнее освещение
880 8000 «Дневной» свет с хорошей цветопередачей Для фото и киносъёмок. 
930 3000 «Тёплый» свет с отличной цветопередачей и плохой светоотдачей Жильё
940 4000 «Холодный» свет с отличной цветопередачей и посредственной светоотдачей. Музеи и выставочные залы.
Расшифровка 5400, 6500 «Дневной» свет с непрерывным спектром цветопередачи и посредственной светоотдачей Выставочные залы и освещение аквариумов. Кроме того, применяются для освещения офисов.

Примечание:
Первая цифра — индекс цветопередачи. Вторая и третья — указывают какая цветовая температура у лампы.

Особенности восприятия световых оттенков

Восприятие цвета у человека меняется в зависимости от времени суток. И лампа на 6500 К, которая прекрасно освещает днем, вечером будет казаться неестественно синеватой, и тут подойдет лампа с цветностью 827 или 830. Кроме того, цветность освещения влияет и на наше настроение и на физиологию организма.

Лампы с тёплым белым светом 827 и 830 подготавливает наш организм к отдыху, например, очень хорошо зарекомендовали в спальне и детской. В то время как 840 или 865 лампа будет уместна в рабочем офисе. В настоящее время в продаже появились потолочные светильники, которые управляются пультом и меняет яркость и цветовую температуру по желанию.

Обзор по этим светильникам будет на сайте. Следите за публикациями.

Кроме того, на общую световую обстановку в помещении влияет даже цвет обоев и покрытия пола.

Теперь думаю достаточно знаний, чтобы грамотно ответить продавцу, какой цветности лампу или какого оттенка лампу мы хотим приобрести.

Источник: http://newslight.ru/chto-znachit-tsvetovaya-temperatura-pri-pokupke-lamp/

Что такое цветовая температура?

10.05.2019

Одной из основных характеристик любого источника света является цветовая температура (иногда используется термин температура света).

В контексте цвета, наверное, все встречали числа в несколько тысяч с буквой К в конце: 3000К, 4500К, 6000К и т.п. Увидеть эти числа можно, например, в настройках цветности компьютерного монитора. Это и есть физическое значение цветовой температуры.

Измеряется эта величина в градусах шкалы Кельвина — в тех же самых градусах, в которых мы привыкли измерять температуру воздуха на улице.

Значение цветовой температуры указывает на преобладающий цветовой оттенок нашего источника света. Например, число 2800К примерно соответствует свету лампы накаливания средней мощности, а 6000К — полуденному солнечному свету.

Визуальное представление цветовой температуры

Иными словами, чем ниже значение цветовой температуры, тем свет более тёплый, и чем выше цветовая температура, тем свет более холодный. Да, вот такая странность в терминах — температура выше, а свет холоднее и наоборот.

Почему это называется температурой?

Дело в том, что мы говорим о физической величине, характеризующей цветовой оттенок источника света. Поэтому должны быть некие приборы, которые её измерят в каких-то числовых величинах, сравнивая свет нашего источника с выбранными эталонными источниками света.

Признанные идеальные источники света

Понятно, что на роль этих эталонных источников не подходит ни свет солнца в полдень, ни лампа накаливания. Хотя и то и другое в некоторых смыслах считается идеальным источником света, для численных измерений нужно что-то более постоянное, что-то более абсолютное. И вот здесь на помощь приходит

сферический конь в вакууме

В качестве такого абсолютного источника света было предложено рассматривать нагретое абсолютно чёрное тело — физическая абстракция физического тела, не отражающего никакого внешнего излучения.

В реальном мире таких объектов нет, но есть очень хорошие приближения. Например, простой уголь является абсолютно чёрным телом в гораздо большей степени, чем является реальной лошадью упомянутое выше помещённое в безвоздушное пространство шарообразное непарнокопытное.

Для простоты представим себе кусок чистого угля, помещённый в камеру с инертным газом. При нагревании камеры уголь не загорится, т.к. нет доступа кислорода, но с определенной температуры начнёт излучать видимый свет. Это произойдёт при нагреве где-то до 500-600 градусов. Свет будет тёмно-красный.

При дальнейшем нагревании свет станет красным, затем жёлтым и где-то в районе 2800-3000 градусов станет очень похож на свет лампы накаливания.

При 5000 градусов цветовой оттенок излучения станет неидентифицируемым, практически белым.

Дальнейший нагрев будет постепенно смещать спектр излучения нашего тела в сторону голубого света, который станет отчётливо выраженным при 10 тысячах градусов.

Вот эта температура нагрева и является значением цветовой температуры источника света. Именно поэтому цветовой оттенок измеряется в градусах.

Источник: https://www.tauray.ru/articles/color_temperature.html

Баланс белого: руководство для начинающих

Баланс белого – один из аспектов фотосъемки, который поначалу звучит пугающе, но стоит только немного разобраться, и вы получаете превосходный инструмент, который позволит улучшить качество фотографий. Сам термин означает всего лишь регулирование цветовой температуры снимка.

Знаете, когда некоторые фотографии имеют голубоватый, желтый или оранжевый оттенок, а другие выглядят так, будто мы видим содержимое кадра своими глазами? Оттенки появляются, когда во время съемки был установлен некорректный баланс белого, или умышленно добавляются на этапе постобработки.

В этой статье мы обсудим основы работы с балансом белого и узнаем, как использовать его на практике.

Что означает баланс белого?

В словаре yourdictionary.com указано, что баланс белого – это «настройка, компенсирующая разницу цветовой температуры в окружающем свете».

Что нужно знать о цветовой температуре? Покупая лампочки для дома, вы обращали когда-нибудь внимание на различную маркировку? Мягкий белый, яркий белый, дневной свет? И бывало ли так, что вы в спешке покупали одну, затем приходили домой и понимали, что ее свет отличается от других лампочек в доме? Это происходит из-за разницы в цветовой температуре ламп освещения. Цветовая температура измеряется в кельвинах и маркируется буквой К.

Лампы мягкого света имеют 2700-3000 К, яркого или холодного – 3500-4100 К, дневного – 5000-6500 К. Отметку 5500 К обычно считают стандартом для дневного света. Температура света свечки занимает самое нижнее место в списке – 1900 К, в то время как безоблачное небо расположилось на другом конце с температурой 10000 К.

Для целей фотографии нам достаточно знать, что температура слабых источников света и внутреннего освещения обычно ниже, а более яркий свет имеет большую температуру. Чем ниже температура, тем оттенок желтее, а чем она выше – тем синее. Чтобы иметь представление об оттенках в разных условиях освещения, обратите внимание на таблицу ниже. В ней приведены не совсем точные цифры, но их можно использовать для обобщенного понимания.

Почему нужно обращать внимание на баланс белого?

Если не хотите, чтобы у фотографий был противный синий, желтый, зеленый или красный оттенок, вы должны обращать на это внимание. Чтобы камера имела возможность запечатлеть мир таким, каким его видим мы, нужно предоставить ей информацию об условиях съемки. Мозг человека способен компенсировать различия в цветовой температуре, но камерам не обойтись без посторонней помощи.

Вы наверняка видели фотографии, на которых субъект зеленый, словно Гринч – похититель Рождества. В большинстве ситуаций такой исход нежелателен, только если не достигается преднамеренно. Понимание принципов баланса белого поможет установить правильные настройки камеры в соответствии с условиями освещения и внести необходимые коррекции на этапе постобработки, если это необходимо.

Все очень просто – цифра в настройках камеры должна совпадать с условиями освещения, в которых вы работаете. Если съемка проводится при свете свечки, установите 1900 К, при работе на улице в облачный день – 6500 К. Задавая камере цветовую температуру окружающего освещения, можете быть уверены – вы получите фотографии, идентичные тому, что видите своими глазами.

Пресеты баланса белого

Если ваша голова уже закружилась от всех этих таблиц и подробностей, не переживайте – вовсе не обязательно запоминать числа для каждой ситуации. У вашей камеры уже есть заготовленные пресеты – Дневной свет, Облачность, Тень, Лампа накаливания, Люминесцентная лампа, Вспышка и Авто. В таблице ниже обобщены настройки большинства камер, указан соответствующий рейтинг цветовой температуры и ситуации, в которых их нужно использовать.

Если вы только пробуете себя в фотосъемке и заняты определением диафрагмы, выдержки и ISO, на первых порах может помочь функция автоматического определения баланса белого. При работе в простых условиях освещения камера справится достаточно хорошо, подобрав оптимальный вариант. Однако, если вы уже знакомы с базовыми настройками камеры и еще не игрались с балансом белого, можете начать с пресетов.

Попробуйте разные варианты и посмотрите, что случится с оттенком фотографии, если выбрать неподходящий. Например, снимая днем установите пресет Лампа накаливания. Видите, насколько синее стала фотография? Это произошло из-за того, что камера попыталась скомпенсировать желтый свет лампы накаливания, думая, что работает именно с ней. Она думает, что для правильного баланса нужно добавить больше синего.

Поскольку на самом деле вы снимаете в условиях дневного света, который сам по себе холоднее, чем свет лампочки накаливания, добавление еще большего количества синего усугубляет ситуацию. Или, если фотографировать в комнате, освещаемой лампой накаливания, и установить пресет Дневной свет, снимок станет слишком желтым.

Камера пытается скорректировать цветовой тон фотографии, добавляя необходимые оттенки в зависимости от пресета, но, поскольку он задан неправильно, получается некорректный результат. Хорошие новости – баланс белого легко исправить при помощи ПО для обработки, но это не значит, что не нужно стараться правильно его установить во время съемки.

Если работаете на улице в дневное время, устанавливайте Дневной свет, если в помещении с лампой накаливания – выбирайте соответствующий вариант. Баланс можно поправить позже, но лучше иметь стартовую точку.

Расширенные настройки баланса белого

Когда вы потратили немного времени, работая с пресетами, и привыкли к ним, может произойти ситуация, для которой их будет недостаточно. Тогда нужно прибегать к расширенным настройкам и самостоятельно выбирать значение, которое подойдет лучше всего.

Ориентируйтесь на условия съемки (в качестве помощи можете воспользоваться таблицей выше), сделайте снимок, просмотрите его и повысьте или сократите значение в зависимости от текущего оттенка. Если фотография слишком синяя, вы установили низкую температуру и камера добавляет больше оттенков синего, чем нужно.

Чтобы с этим бороться, установите большее число, которое будет соответствовать условиям съемки. Если же в кадре много желтого, вы установили слишком высокую температуру. Просто сокращайте ее пока баланс белого не станет оптимальным.

Теплее = выше, холоднее = ниже

Чтобы легко запомнить, в каком направлении двигаться, рассматривайте шкалу температуры так же, как шкалу термометра – более высокие значения отвечают за высокую температуру и наоборот. Когда дело доходит до коррекции баланса белого, если нужно «подогреть» фотографию, установите значение выше; если ее необходимо «охладить», выберите значение пониже. Поверьте, если будете слишком много об этом задумываться, ни к чему хорошему это не приведет!

Устанавливайте настройки в зависимости от условий съемки

Если вы планируете работать со стабильными условиями освещения, например, в студии или в облачный день, можете один раз установить баланс белого и забыть о нем до конца съемки.

Однако, при работе с множеством разных ситуаций, требующих разных настроек баланса белого, неплохой идеей будет установить автобаланс или один из пресетов, а затем, если нужно, отрегулировать все при помощи специального ПО.

Хоть и не обязательно изменять настройки баланса белого каждый раз, когда меняются условия освещения, понимание того, как цветовая температура влияет на фотографии, поможет каждый раз получать лучшие снимки прямо с камеры.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как настроить прожектор с датчиком движения

Если требуется, воспользуйтесь постобработкой

Даже если вы постарались, чтобы получить идеальный баланс белого при съемке, может потребоваться подрегулировать его на этапе постобработки. Баланс белого очень легко менять, особенно, если снимать в RAW формате. Его можно исправить и в JPEG, но тогда у вас не будет такой гибкости.

Поэтому, старайтесь сразу получить как можно лучший результат, чтобы упростить себе задачу потом. Слайдеры регулирования баланса белого работают одинаково почти во всех программах. Если фотография слишком холодная (много синего), передвиньте слайдер вправо; если она слишком теплая (желтая) – влево.

Когда будете довольны результатом, остановитесь. Проще простого!

Выводы

Подводя итог, для достижения правильного баланса белого при съемке нужно предоставить камере достаточно информации об условиях освещения во время съемки, сделав фотографии максимально естественными.

Если вы только начинаете свой путь в сфере фотосъемки, в первое время будет достаточно автоматического режима. Переходя к ручной экспозиции, когда вы самостоятельно настраиваете диафрагму, выдержку и ISO, вам наверняка захочется получить больше контроля над балансом белого.

Просто помните, если нужно сделать фотографию теплее – повышайте значение шкалы; в противном случае – выбирайте значение поменьше.

Надеюсь, эта информация помогла вам улучшить свое понимание баланса белого и узнать, что делает камера с получаемой информацией. Не забудьте поделиться своим опытом работы с балансом белого!

Источник: https://photo-monster.ru/books/read/balans-belogo-rukovodstvo-dlya-nachinayuschih?sortby=views

Измерение цветовой температуры. Методы и нужные приборы

По ощущениям измерение цветовой температуры и цвета бывают теплыми и холодными. На самом деле все оттенки очень горячие. Не бывает холодных, так как каждый цвет имеет температуру, достаточно высокую. Цветовая температура — длина волны излучения — является фундаментальной и ключевой характеристикой всех световых источников, учитывая и полупроводниковый вариант.

Восприятие человеческим глазом как излучателя, так и общей обстановки непосредственно зависит от характеристики температуры цвета. Этот фактор нужно учитывать при покупке того или иного светодиодного устройства. Термин цветовой температуры предложил физик-теоретик из Германии Макс Планк.

Ученый изначально использовал его, чтобы определять уровень нагрева звезд и других небесных объектов.

Такое понятие означает температурный режим, при котором даже полностью черный предмет излучает в определенном диапазоне электромагнитные волны установленной продолжительности, которые воспринимаются оптической системой человека как цвет. С увеличением цветовой температуры освещающего аппарата цвет, который исходит от этого источника, будет становиться белее, то есть светлеть. После появления и распространения светодиодных светильников цветовая температура обрела абсолютно другое значение.

Единица измерения цветовой температуры

Каждый пятый человек знает, что температура освещения измеряется в Кельвин. Если вы покупали энергосберегающие лампочки-спиральки, то, вероятно, замечали на упаковках надписи «2700 К», «3500 К» или «4500 К». Эти наборы цифр как раз и являются цветовой температурой светового потока, который излучает лампочка.

Почему измерение проводится в Кельвинах и что значит это слово? Единица измерения, предложенная Ульямом Томсоном, также известным как лорд Кельвин, в 1848 году, официально утверждена в Международной Системе единиц. В физических науках и дисциплинах, пересекающихся с физикой, в Кельвин измеряют термодинамическую температуру.

Температурная шкала начинается с 0 Кельвинов, что означает -273.15 градуса по Цельсию. Абсолютный ноль температуры — 0 Кельвин. Из Цельсия легко перевести температуру в Кельвин: просто прибавьте 273. К примеру, 0 градусов по Цельсию — 273 К, тогда 1°С равняется 274 К. По аналогии можно рассчитать и температуру человеческого тела — 36.6 градусов.

36.6 + 273.15 = 309.75 Кельвин — очень просто.

Важные моменты при выборе освещения. Измерение цветовой температуры

Уют и психологический комфорт интерьера, дизайн которого включает в себя освещение полупроводниковым излучателем, зависит именно от температуры свечения. Например, поток света, исходящий от стандартной лампы накаливания, имеет 2800 Кальвинов, а солнечное сияние — примерно 5500 К. Пламя восковой свечи, которую часто применяют для создания романтической обстановки, — 1500 К.

Не для кого не секрет, что холодные тона лучше устанавливать в офисных помещениях, кабинетах или зданиях государственных органов, где все должно быть серьезно и официально, так как холодный тон настраивает людей на работу, заряжает их энергией.

Теплые или даже горячие оттенки, напротив, расслабляют человека, позволяет ему отдохнуть от тяжелого рабочего дня и прибавляют уюта домашней обстановке.

Как выглядит цветовая температура

Рассмотрите следующие картинки, чтобы представить, как определяется температура цвета в реальной жизни.

Ксеноновые автомобильные фары:

Как мы видим, высокая температура присуща желтым оттенкам, низкая же — белым или голубым. Интересно, что холодные и теплые цвета не зря так называются. Присмотритесь к фаре с температурой 15000 К. Не напоминает кусочек льда? А светильник на 3000 К похож на солнце, горячее, струящее лучи света.

Люминесцентные лампы:

Здесь горячий цвет представляется в виде оранжевой лампочки, а холодный — в виде пурпурной. Промежуточные оттенки: белый и голубой.

Измерение цветовой температуры на глаз

Как измерить цветовую температуру на глаз. Когда вы видите тлеющие в костре угольки, красные, раскаленные, можете с гордостью заявить друзьям, что температура этого красного оттенка примерно 800 Кельвинов.

Свет свечи, как уже говорилось, имеет 1500-2000 К.

У лампы накаливания 40 Ватт — 2200 К.

Во время съемки кино применяются лампы на 3200 К.

Лампа дневного света — 4200 К.

Сумерки — 8000 К.

Зимой небо голубое, ясное. Ученые провели исследования и сделали вывод, что в это время цветовая температура неба — 15000 К.

В северных широтах, то есть в Швеции, Канаде, Норвегии и так далее, небо составляет 20000 Кельвин.

Отсутствие температуры

Световое излучение, как и все другое, начинается с нуля. Ноль в нашем случае — это черный цвет, другими словами, отсутствие любого цвета. Черный — это 0 интенсивности, насыщенности, цветового тона. Мы видим предмет черным потому, что он поглощает почти весь попадающий на него цвет.

Есть понятие абсолютно черного тела — идеализированного объекта, поглощающего все излучение, которое на него падает, и ничего не отражающего. Несомненно, в реальном мире такого феномена нет, природа не создала абсолютно черных предметов. Даже тела, кажущиеся нам черными, на самом деле не являются таковыми. Можно изготовить модель почти абсолютно черного предмета.

Такое изобретение представляет собой черный куб, пустой внутри, с небольшим отверстием, пропускающим лучи света. Конструкция имеет сходство со скворечником.

Попадающее внутрь свечение будет отражаться от стенок куба, из-за чего полностью поглотится. Наружное отверстие после этого будет казаться совершенно черным. Даже после покраски куба в черный цвет отверстие все равно будет темнее, что является примером абсолютно черного тела. На самом деле отверстие не может в прямом смысле слова являться телом. Оно лишь показывает, каким может быть такой предмет.

Измерение цветовой температуры.Фотометрический метод

Учтите, что в домашних условиях точно измерить температуру свечения без профессионального оборудования не получится, но общее представление составить можно.

Эта методика измерения применяется светотехническими лабораториями, научно-исследовательскими центрами, а также в профильных компаниях, которые производят полупроводниковые источники света.

Предусматривается использование специального физического устройства — фотометрического шара с двухметровым диаметром. Сначала температурные параметры калибруют, а затем производят сложные расчеты, благодаря которым можно построить контрольные графики.

Понятно, что в домашних условиях применение фотометрической методики нецелесообразно, но все же такую сферу можно соорудить самостоятельно, однако будет нелегко получить высокую точность расчетов.

Помимо этого, понадобится купить еще несколько дорогостоящих устройств для получения правильных данных цветовых параметров светодиодных конструкций. Исходя из этих фактов, можно сделать вывод, что фотометрический способ, также называемый гониометрическим, подходит только для заводов и специализированных лабораторий.

Если не погас огонек любознательности и вы все еще хотите измерить цветовую температуру дома, пойдите более простой и действенной дорожкой.

Измерение цветовой температуры спектрометром

МК350N — буквенно-цифровое название самого популярного измерительного устройства для выявления физических характеристик световых источников.

Параметры, которые определяет МK350N:

  • данные о цветовой температуре всех осветительных приборов;
  • информация о длине волны;
  • количество люксов;
  • индекс цветопередачи;
  • максимальный и минимальный углы освещения.

Этот список можно пополнить, но ограничимся лишь основными пунктами.

Спектрометр славится эффективностью, точностью расчетов и функционированием без сложной калибровки, поэтому часто покупается «домашними» измерителями. После всех преимуществ сложилось впечатление, что это изделие идеально.

Устройство и вправду получит все необходимые данные о температуре свечения, уровне освещенности и другие, но и стоит оно недешево. В России профессиональную модель можно найти за 2 тысячи долларов, которые отбивают всякое желание исследовать.

Не спешите расстраиваться Измерение цветовой температуры можно проводить и не профессиональными устройствами, потому что на российском рынке продаются и любительские приборы, стоимость которых устроит почти каждого измерителя.

Цветовая температура светодиодов

Люксметр

Источник: https://lightru.pro/izmerenie-tsvetovoj-temperatury/

Совет 64

В совете 16 давались рекомендации по работе с единицами измерения физических величин, отсутствующих в списке встроенных в Mathcad. Здесь нет ничего сложного: пользовательские единицы измерений привязываются к встроенным через соответствующие множители (MPa := 106 Pa и т.д.).

Но это правило нельзя применить к температуре. Дело в том, что существует два понятия, относящиеся этой физической величине, – единица измерения температуры (градус Кельвина, или просто кельвин, градус Цельсия, градус Фаренгейта и т.д.

) и шкала измерения температуры (шкала Кельвина, шкала Цельсия, шкала Фаренгейта и т.д.).

Шкала Цельсия (или Фаренгейта, если говорить о британской системе измерений) – внесистемная шкала, которая, тем не менее, широко используется для отображения значения температуры.

Однако в научно-технических расчетах, как правило, оперируют температурой, выраженной по абсолютной шкале Кельвина (или Ренкина в британской системе измерений). Формулы перевода температуры из одной шкалы в другую довольно просты (см.

«Совет дня» №74), но в них не работает описанная в совете 16 технология ввода пользовательских единиц измерения.

На рис. 64 показано одно из решений этой проблемы на примере простой задачи – даны две температуры: необходимо найти разницу между ними.

Понятно, что это не арифметическая, а скорее метрологическая задача: все величины здесь имеют размерность температуры, причем пользователь вправе вводить и выводить значение температур в любой из четырех единиц измерения и шкалах: градусы (шкалы) Кельвина, Ренкина, Цельсия и Фаренгейта.

Если с градусами (шкалами) Кельвина и Ренкина проблем нет (они встроены в Mathcad: R = 1.8 K), то в отношении градусов (шкал) Цельсия и Фаренгейта приходится идти на некоторые хитрости, составляющие суть совета.

В расчет вводятся восемь объектов с именами °C и °F:

·        две функции с именем °C (у первой °C(t) := (t+273.15) K стиль – Variables, а у второй °C(t) := (T/K-273.15) – Units 1, причем шрифт имени второй функции окрашен в белый цвет: она невидима на экране дисплея);

·        две константы с именем °C (у первой °C := 1 стиль – Units 2, а у второй °C := K – Units 3);

·        две функции с именем °F (у первой °F(t) := (t+459.67) R стиль – Variables, а у второй °F(T) := (T-459.67) – Units 1, причем шрифт имени второй функции имеет белый к этой физической величине: она невидима на экране дисплея);

·        две константы с именем °F (у первой °F := 1 стиль – Units 2, а у второй °F := R – Units 3).

Имена у объектов совпадают, но это разные объекты, т.к. у них разные стили (Variably, User 1, User 2 и User 3).

При работе с температурой возникают три ситуации, правильно отреагировать на которые помогут вышеописанные функции и константы:

Ситуация 1. В расчет необходимо ввести значение температуры по шкале Цельсия (или Фаренгейта). Для этого первая функция °С (или °F) со стилем Variables вызывается в виде постфиксного оператора:t1 := 0 °C (или t2 := 212 °F). При этом переменной t1 (или t2) присваивается значение температуры по абсолютной шкале измерений.

Ситуация 2. Необходимо вывести значение температуры по шкале Цельсия (или Фаренгейта).

Для этого в операторе «=» выводимую на печать переменную нужно сделать операндом префиксного оператора, имя (символ) которого °С (или °F) – вторая функция из определенных ранее: °F t1 = 32 (или °С t2 = 100). Если при этом имя функции сделать невидимым (см.

совет 19), а к числовой константе в ответе припечатать первую константу пользователя °F (или °С), то иллюзия вывода значений абсолютной температуры по относительной шкале будет полная:  t1 = 50 °F и   t2 = 100 °С.

Ситуация 3. Необходимо вывести значение разности температур: t2 – t1, например, как на рис. 64. Здесь можно применить обычное правило Mathcad замены единицы измерения К (или R) на °С (или °F) – на вторую определенную нами константу.

Описанные три приема позволяют полностью реализовать работу с температурой: ввод значения температуры по любой из четырех шкал, вывод значения температуры, ввод и вывод значения разности температур.

Относительные шкалы измерения встречаются в инженерных расчетах не только при работе с температурой. Если мы хотим узнать, какое давление воды на глубине 100 м, то получим ответ: 10 атмосфер. Но если захотим определить какой-либо параметр воды, зависящий от давления, плотности воды например, то мы должны будем в расчет вставлять не 10, а 11 атмосфер: к избыточному (относительному) давлению необходимо будет прибавить атмосферное, чтобы получить абсолютное давление.

Относительная шкала применяется, например, и в измерении длины. В старой России рост взрослого человека измерялся в вершках (вершок:=7/4 дюйма). Но когда говорили, что некий человек обладает ростом в 12 вершков, то имели в виду два аршина и 12 вершков (1 аршин=16 вершков).

Дело в том, что рост взрослого человека, как правило, укладывался в диапазон от 2 до 3 вершков (от 142 до 213 см).

Поэтому два аршина обычно опускали, пользуясь относительной (относительно двух аршин) шкалой измерения длины (эта задача более подробно описана в этюде «Mathcad и некоторые тайны художественной литературы» – http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/Gerasim/Gerasim.htm).

«Трюки» при работе с градусами Цельсия и Фаренгейта (пре- и постфиксный операторы, невидимый символ оператора) можно применить и для работы с децибелами (см. рис. 64a).

Рис. 64a. Работа с децибелами

Бел – это десятичный логарифм отношения двух размерных величин, вторая из которых (знаменатель) принимается за некую базу. Децибел – это соответственно (см. рис. 89), одна десятая бела. Децибелы у нас обычно связываются с силой звука, но их можно приложить к любой размерной величине, лишив ее тем самым размерности.

Источник: http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/Sovet_MC/064/064_T_F_K_R.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Школа электрика