Tabla de Contenidos
Температурата е променлива, която се намесва в почти всички природни процеси. Това е една от най-измерваните променливи в области, вариращи от научни изследвания до инженерни и космически науки. Това свойство на материята може да се изрази в различни единици, сред които са скалата на Фаренхайт и скалата на Келвин. Първата е най-широко използваната скала 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 изчисленията с идеални газове и термодинамиката. Поради тази причина да знаете как да конвертирате Фаренхайт (°F) в Келвин (K) е много полезно умение и тази статия ви учи как да го правите по различни начини.
Но преди да научите как да конвертирате тези две важни 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 би представлявала „нулата“ на скалата, и втора температура, която определя размера на всеки градус или единица.
Във връзка с 0 на скалата, много изследователи изглежда са съгласни, че Фаренхайт е решил да установи като нула на своята скала най-ниската температура, която може да регистрира, за да избегне съществуването на отрицателни температури. Това съответства на смес от вода, лед и амониев хлорид. Тази смес има тази особеност, че достига доста стабилна и доста ниска равновесна температура, поради което Фаренхайт определя 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 системата на имперските единици. 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) през 1848 г., който определя всяка единица от неговата скала със същия размер като градуса по скалата на Целзий. Това прави преобразуването от Келвин в Целзий много по-лесно, но прави преобразуването от Фаренхайт в Келвин 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 градуси по Фаренхайт в Келвин
Трансформацията от Фаренхайт в Келвин обикновено се извършва индиректно, като първо се трансформира в Целзий и след това в Келвин. 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 Фаренхайт в Келвин:
Тази формула е много проста, но може да бъде допълнително опростена, като разделите 9 на 5, за да получите десетично число в знаменателя. В този случай уравнението остава:
И в двете формули °F представлява температурата във Фаренхайт (тази, която искаме да преобразуваме), а K представлява температурата по скалата на Келвин (тази, която искаме да определим).
Така че преобразуването на °F в K е прост процес в две стъпки:
Стъпка 1: Добавете температурата във Фаренхайт с 459,67
Стъпка 2: Резултатът от сумата се разделя на 1,8
Примери за преобразуване на Фаренхайт в Келвин
Пример 1:
Искате да трансформирате средната телесна температура, която е 98,6 °F, в Келвин.
Стъпка 1: Заменете 98,6, където °F се появява във формулата.
Стъпка 2: събирането се прави в числителя, след това резултатът се разделя на 1,8 и накрая се поставя единицата (K).
И накрая, 98,6°F се равнява на 310,15 K.
Пример 2:
Сега да предположим, че искаме да преобразуваме 0 Фаренхайта в K. Както преди, започваме с включването на тази температура във формулата:
И се извършват двете операции:
И накрая, 0 °F се равнява на 255,37 K.
Обратно преобразуване, от Келвин във Фаренхайт
Обратният процес е също толкова прост. За да получите формулата за трансформиране на градуси по Фаренхайт в Келвин, всичко, което трябва да направите, е да изчистите или решите уравнението за °F. Резултатът е:
Можете също така да избегнете използването на дробта по подобен начин, както преди. Резултатът е:
експертен съвет
Когато използвате тези формули, не е препоръчително да включвате единици при замяната на стойностите, 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