Tabla de Contenidos
Температурата е една от най-измерваните променливи в безброй области, вариращи от научни изследвания до инженерни и космически науки. Това е свойство на материята, което може да бъде изразено в различни единици, включително скалата на Фаренхайт и скалата на Келвин. Първата е най-широко използваната единица в инженерството и в страни като Съединените щати и Англия, където все още се използва имперската система от единици.
От друга страна, абсолютната температура в Келвин е от съществено значение в много клонове на физиката и химията, особено по отношение на изучаването на идеалните газове и термодинамиката. Поради тази причина да знаете как да преобразувате Келвин във Фаренхайт е много полезно и тази статия учи как да го направите по различни начини.
Но преди да научите как да конвертирате тези две единици за температура, е необходимо да имате представа какво представляват и двете скали.
Скала на Фаренхайт
Скалата на Фаренхайт е относителна скала на температурата. Това означава, че всички температури, изразени в тази скала, показват само дали дадена температура е по-ниска или по-висока от референтната температура, но всъщност не показват температурата на определена точка.
Като всяка относителна температурна скала, скалата на Фаренхайт е установена с помощта на две референтни точки: ниска температура, която представлява „нулата“ на скалата, и втора температура, която определя размера на всеки градус по Фаренхайт.
Има различни версии, но изглежда всички са съгласни, че Фаренхайт е решил да установи най-ниската температура, която може да регистрира като нула от своята скала, за да избегне отрицателните температури. Това съответства на смес от вода, лед и амониев хлорид. Тази смес има особеността, че достига сравнително стабилна равновесна температура и също доста ниска, поради което Фаренхайт присвои нула на скалата си в този момент.
Следващата отправна точка, според някои автори, е точката на замръзване на водата, на която той определя температура от 32 °F, за да раздели скалата между 0 и 32 на 4 групи от по 8 единици всяка, нещо, което е много често срещано в британската имперска единица. Използвайки тази скала, нормалната температура на кипене на водата е 212°F.
Абсолютната температурна скала и Келвин (K)
За разлика от скалата на Фаренхайт, скалата на Келвин е абсолютна температурна скала , която не зависи от никоя референтна точка. Нулата по скалата на Келвин всъщност показва липсата на топлинна енергия в тялото. Създаден е от Уилям Томпсън (известен също като лорд Келвин, откъдето идва и името му) през 1848 г., който определя всяка единица от неговата скала със същия размер като градуса по Целзий или Целзий. Това прави конвертирането от Келвин в Целзий много по-лесно, но прави конвертирането във Фаренхайт малко по-лесно.
Трябва да се отбележи, че температурната единица по скалата на Келвин се нарича Келвин и нейният символ е К ; Не се нарича градус на Келвин, нито неговият символ е °K. Това е така, защото това е абсолютен, а не относителен мащаб. Например 273 К се чете двеста седемдесет и три Келвина, а не двеста седемдесет и три „градуса“ Келвин.
Формула за преобразуване на Келвин във Фаренхайт
Трансформацията от Келвин във Фаренхайт обикновено се извършва индиректно, като първо се трансформира в Целзий и след това във Фаренхайт. Тук обаче представяме по-бърз и по-директен начин, който ви позволява да пропуснете стъпка.
Използвайки показаните по-горе референтни температури и знаейки, че точката на замръзване на водата е при температура 273,15 K (съответстваща на 32 °F) и че точката на кипене е 373,15 K (съответстваща на 212 °F), може да се заключи, че всяка единица Келвин е равна на 1,8 или 9/5 от градуса по Фаренхайт. Тези наблюдения са обобщени в следната формула за преобразуване на Келвин във Фаренхайт:
Тази формула е много проста, но може да бъде допълнително опростена чрез разделяне на дроба, за да се получи десетично число. В този случай уравнението остава:
И в двете формули °F представлява температурата в градуси по Фаренхайт (тази, която искате да определите), а K представлява температурата в скалата на Келвин (тази, която искате да преобразувате).
Така че преобразуването на K в °F е прост процес в две стъпки:
Стъпка 1: Умножете температурата в Келвин по 1,8
Стъпка 2: Резултатът от умножението се изважда 459,67
Примери за преобразуване от Келвин във Фаренхайт
Пример 1:
Желателно е средната телесна температура, която е 310,15 K, да се трансформира в градуси по Фаренхайт. Първо заменете 310.15 във формулата, където се появява K.
След това се извършват двете операции:
И накрая, 310,15 K се равнява на 98,6°F.
Пример 2:
Сега да предположим, че искаме да конвертираме 150 K във Фаренхайт. Както преди, започвате, като замествате тази температура във формулата:
След това се извършват двете операции:
И накрая, 150 K се равнява на -189,67 °F.
Обратното преобразуване, от Фаренхайт в Келвин
Обратният процес е също толкова прост. За да получите формулата за трансформиране на Фаренхайт в Келвин, всичко, което е необходимо, е да изчистите или решите уравнението за K. Резултатът е:
Можете също така да избегнете използването на дробта по подобен начин, както преди. Резултатът е:
експертен съвет
Когато използвате тези формули, единиците не трябва да се включват, тъй като това може да създаде объркване с двете температури. Те трябва да се поставят само след завършване на преобразуването.
Препратки
Браун, Т. (2021). Химия: Централната наука (11-то издание). Лондон, Англия: Pearson Education.
Математическа обработка на резултатите от измерванията. (n.d.). Взето от https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
Мерките. (2020 г., 30 октомври). Извлечено от https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
Редакторите на Енциклопедия Британика. (2018, 25 октомври). Температурна скала по Фаренхайт | Определение, формула и факти. Извлечено от https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
