Измерения и меры

За единицу частоты принимают герц (по имени известного немецкого физика Генриха Герца). Герц — это одно колебание в секунду.

До 1935 года основным тоном музыкальной настройки («ля») была частота 435 герц. Но специальное обследование показало, что большинство музыкантов предпочитают несколько более высокую частоту. Поэтому в 1935 году в нашей стране был узаконен новый тон «ля» — 440 герц. Несколько лет спустя этот музыкальный строй был принят и в других странах.

А что произойдёт, если частота камертона, по которому настраивается, скажем, рояль, несколько изменится?

Если такой рояль будет играть в оркестре, то его звучание окажется не согласованным с настройкой других инструментов.

Отсюда видно, что камертоны, как и другие рабочие меры, нуждаются в поверке. Их поверяют по эталонам частоты, о которых упоминалось в прошлом разделе.

Музыка — не единственная и далеко не самая главная область, где требуется измерять частоту колебаний. Вращая ручку настройки радиоприёмника, мы слышим десятки радиостанций. Каждая из них работает на своей волне — излучает в пространство электромагнитные колебания определенной частоты. Если частота какой-нибудь радиостанции установлена неточно или изменяется со временем, то такая станция будет мешать своим «соседям», работающим на близких частотах. Поэтому контроль радиочастот имеет первостепенное значение.

Впрочем, нет такой области, где измерения не играли бы важнейшую роль. В этом вы ещё раз убедитесь, прочитав следующий раздел, посвящённый измерениям температуры.

ПРИ КАКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ КИПИТ ВОДА?

Как известно, степень нагретости вещества характеризуется особой величиной — температурой.

С изменением температуры меняются многие свойства тел. При определённых температурах вещества переходят из твёрдого состояния в жидкое, из жидкого в газообразное и т. д. При повышении температуры большинство тел расширяется. Если наглухо закупорить какой-нибудь сосуд и начать его нагревать, то воздух, стремясь расшириться и не находя выхода, будет всё сильнее давить на стенки сосуда.

Таким образом, по изменению свойств тела можно судить о его температуре.

Но прежде нужно условиться, от какой точки и каким образом вести отсчёт температур. Ещё в XVI веке было замечено, что вода замерзает и кипит при совершенно определённых температурах. Но как обозначить эти температуры — вопрос весьма условный. Не удивительно, что долгое время разные учёные обозначали их по-разному.

Шведский учёный Андерс Цельсий (1701–1744 гг.) температуру кипения воды пометил нулём, а температуру замерзания — числом 100. Лишь впоследствии эти обозначения поменяли местами. Немецкий физик Габриель Даниель Фаренгейт (1686–1736 гг.) предложил считать, что вода кипит при температуре 212 градусов, а замерзает при тридцати двух. Нулём же он обозначил точку плавления смеси поваренной соли, нашатыря и льда. Наконец, Исаак Ньютон предложил такую температурную шкалу, в которой точка кипения воды оказалась между 33 и 34 градусами. Существовали и другие шкалы.

В шкале Цельсия промежуток между температурами замерзания и кипения воды разделён на 100 частей — градусов, в шкале Фаренгейта — на 180 градусов, а в шкале французского учёного Рене Антуана Реомюра (1683–1757 гг.) — на 80. Во избежание путаницы после числа, означающего температуру, и знака ° (градус) стали ставить букву, показывающую, о какой шкале идёт речь. Буква Ц означает Цельсия, Ф — Фаренгейта и Р — Реомюра.

Наибольшее распространение получила шкала Цельсия. Температуры, более низкие, чем точка замерзания воды, обозначаются в ней отрицательными числами (например, — 1°Ц, — 30° Ц и т. д.).

Существование нескольких температурных шкал мешало развитию науки и техники. Необходимо было узаконить какую-либо одну шкалу.

В 1889 году на Международной конференции по мерам и весам была утверждена так называемая стоградусная термометрическая шкала. В её основу положена наиболее распространённая шкала Цельсия. Две основные точки стоградусной шкалы (0° и +100°) совпадают с соответствующими точками шкалы Цельсия, но промежуточные точки несколько разнятся. В 1927, 1933 и 1948 годах стоградусная шкала уточнялась и исправлялась.

Градусы международной температурной шкалы обозначаются так:°C.

Стоит рассказать ещё об одной шкале, которая применяется в научных исследованиях. Это — так называемая абсолютная шкала или шкала Кельвина. Она была предложена в середине XIX века английским физиком Томпсоном (он же лорд Кельвин). Эта шкала называется абсолютной потому, что температуры отсчитываются в ней не от какой-либо условной точки (например, точки замерзания воды), как в других шкалах, а от абсолютного нуля — самой низкой температуры, которая может существовать в природе.

В абсолютной шкале нет отрицательных температур, как, например, в стоградусной шкале. Абсолютный нуль соответствует такому состоянию вещества, когда тепловое движение молекул, как полагают, прекращается. Поэтому холоднее вещество стать уже никак не может.