Tabla de Contenidos
Η θερμοκρασία είναι μια από τις πιο μετρούμενες μεταβλητές σε μια μυριάδα πεδίων που κυμαίνονται από την επιστημονική έρευνα έως τη μηχανική και την επιστήμη του διαστήματος. Είναι μια ιδιότητα της ύλης που μπορεί να εκφραστεί σε διαφορετικές μονάδες, συμπεριλαμβανομένης της κλίμακας Fahrenheit και της κλίμακας Kelvin. Η πρώτη είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μονάδα στη μηχανική και σε χώρες όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Αγγλία, όπου εξακολουθεί να χρησιμοποιείται το αυτοκρατορικό σύστημα μονάδων.
Από την άλλη πλευρά, η απόλυτη θερμοκρασία σε Kelvin είναι απαραίτητη σε πολλούς κλάδους της φυσικής και της χημείας, ειδικά όσον αφορά τη μελέτη των ιδανικών αερίων και τη θερμοδυναμική. Για αυτόν τον λόγο, είναι πολύ χρήσιμο να γνωρίζετε πώς να μετατρέπετε το Kelvin σε Fahrenheit και αυτό το άρθρο διδάσκει πώς να το κάνετε με διαφορετικούς τρόπους.
Αλλά πριν μάθετε πώς να μετατρέπετε αυτές τις δύο μονάδες θερμοκρασίας, είναι απαραίτητο να έχετε μια ιδέα για το τι είναι και οι δύο κλίμακες.
Κλίμακα Φαρενάιτ
Η κλίμακα Φαρενάιτ είναι μια σχετική κλίμακα θερμοκρασίας. Αυτό σημαίνει ότι όλες οι θερμοκρασίες που εκφράζονται σε αυτήν την κλίμακα υποδεικνύουν μόνο εάν μια θερμοκρασία είναι χαμηλότερη ή υψηλότερη από μια θερμοκρασία αναφοράς, αλλά δεν υποδηλώνει στην πραγματικότητα τη θερμοκρασία ενός συγκεκριμένου σημείου.
Όπως κάθε σχετική κλίμακα θερμοκρασίας, η κλίμακα Φαρενάιτ καθιερώθηκε χρησιμοποιώντας δύο σημεία αναφοράς: μια χαμηλή θερμοκρασία που αντιπροσωπεύει το «μηδέν» της κλίμακας και μια δεύτερη θερμοκρασία που καθορίζει το μέγεθος κάθε βαθμού Φαρενάιτ.
Υπάρχουν διαφορετικές εκδοχές, αλλά όλοι φαίνεται να συμφωνούν ότι το Fahrenheit αποφάσισε να καθορίσει τη χαμηλότερη θερμοκρασία που θα μπορούσε να καταγράψει ως το μηδέν της κλίμακας του, προκειμένου να αποφύγει τις αρνητικές θερμοκρασίες. Αυτό αντιστοιχούσε σε ένα μείγμα νερού, πάγου και χλωριούχου αμμωνίου. Αυτό το μείγμα έχει την ιδιαιτερότητα ότι φτάνει σε μια αρκετά σταθερή θερμοκρασία ισορροπίας και επίσης αρκετά χαμηλή, γι’ αυτό και το Fahrenheit έδωσε μηδέν στην κλίμακα του σε αυτό το σημείο.
Το επόμενο σημείο αναφοράς, σύμφωνα με ορισμένους συγγραφείς, ήταν το σημείο πήξης του νερού, στο οποίο εκχωρήθηκε θερμοκρασία 32 °F για να χωριστεί η κλίμακα μεταξύ 0 και 32 σε 4 ομάδες των 8 μονάδων η καθεμία, κάτι που είναι πολύ συνηθισμένο. στο βρετανικό αυτοκρατορικό σύστημα μονάδων. Χρησιμοποιώντας αυτήν την κλίμακα, η κανονική θερμοκρασία βρασμού του νερού εμφανίζεται στους 212°F.
Η κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας και το Kelvin (K)
Σε αντίθεση με την κλίμακα Φαρενάιτ, η κλίμακα Κέλβιν είναι μια κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας , η οποία δεν εξαρτάται από κανένα σημείο αναφοράς. Το μηδέν στην κλίμακα Kelvin υποδηλώνει στην πραγματικότητα την απουσία θερμικής ενέργειας σε ένα σώμα. Δημιουργήθηκε από τον William Thompson (γνωστός και ως Λόρδος Kelvin, εξ ου και το όνομά του) το 1848, ο οποίος όρισε σε κάθε μονάδα στην κλίμακα του το ίδιο μέγεθος με το βαθμό στην κλίμακα Κελσίου ή εκατοστού. Αυτό κάνει τη μετατροπή από Kelvin σε Κελσίου πολύ πιο εύκολη, αλλά κάνει τη μετατροπή σε Fahrenheit λίγο λιγότερο εύκολη.
Πρέπει να σημειωθεί ότι η μονάδα θερμοκρασίας στην κλίμακα Kelvin ονομάζεται Kelvin και το σύμβολο της είναι K ; Δεν ονομάζεται βαθμός Kelvin ούτε το σύμβολο του °K. Αυτό συμβαίνει ακριβώς επειδή πρόκειται για απόλυτη και όχι σχετική κλίμακα. Για παράδειγμα, το 273 K διαβάζεται διακόσια εβδομήντα τρία Kelvin και όχι διακόσια εβδομήντα τρεις «μοίρες» Kelvin.
Φόρμουλα για τη μετατροπή Kelvin σε Fahrenheit
Ο μετασχηματισμός από Κέλβιν σε Φαρενάιτ γίνεται συνήθως έμμεσα, μετατρέποντας πρώτα σε Κελσίου και μετά σε Φαρενάιτ. Ωστόσο, εδώ παρουσιάζουμε έναν πιο γρήγορο και πιο άμεσο τρόπο που σας επιτρέπει να παραλείψετε ένα βήμα.
Χρησιμοποιώντας τις θερμοκρασίες αναφοράς που φαίνονται παραπάνω και γνωρίζοντας ότι το σημείο πήξης του νερού βρίσκεται σε θερμοκρασία 273,15 K (που αντιστοιχεί σε 32 °F) και ότι το σημείο βρασμού είναι στους 373,15 K (που αντιστοιχεί σε 212 °F), μπορεί να συναχθεί ότι κάθε μονάδα Kelvin είναι ίση με 1,8 ή 9/5 του βαθμού Φαρενάιτ. Αυτές οι παρατηρήσεις συνοψίζονται στον ακόλουθο τύπο για τη μετατροπή του Kelvin σε Fahrenheit:
Αυτός ο τύπος είναι πολύ απλός, αλλά μπορεί να απλοποιηθεί περαιτέρω διαιρώντας το κλάσμα για να ληφθεί ένας δεκαδικός αριθμός. Σε αυτή την περίπτωση, η εξίσωση παραμένει:
Και στους δύο τύπους, το °F αντιπροσωπεύει τη θερμοκρασία σε βαθμούς Φαρενάιτ (αυτή που θέλετε να προσδιορίσετε) και το K αντιπροσωπεύει τη θερμοκρασία στην κλίμακα Kelvin (αυτή που θέλετε να μετατρέψετε).
Έτσι, η μετατροπή του K σε °F είναι μια απλή διαδικασία δύο βημάτων:
Βήμα 1: Πολλαπλασιάστε τη θερμοκρασία σε Kelvin επί 1,8
Βήμα 2: Το αποτέλεσμα του πολλαπλασιασμού αφαιρείται 459,67
Παραδείγματα μετατροπής από Κέλβιν σε Φαρενάιτ
Παράδειγμα 1:
Είναι επιθυμητό να μετατραπεί η μέση θερμοκρασία του σώματος, η οποία είναι 310,15 Κ, σε βαθμούς Φαρενάιτ. Πρώτα αντικαταστήστε το 310.15 στον τύπο όπου εμφανίζεται το K.
Στη συνέχεια πραγματοποιούνται οι δύο επεμβάσεις:
Τέλος, 310,15 K ισούται με 98,6°F.
Παράδειγμα 2:
Τώρα, ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να μετατρέψουμε 150 K σε Φαρενάιτ. Όπως και πριν, ξεκινάτε αντικαθιστώντας αυτή τη θερμοκρασία στον τύπο:
Στη συνέχεια πραγματοποιούνται οι δύο επεμβάσεις:
Τέλος, 150 K ισούται με -189,67 °F.
Η αντίστροφη μετατροπή, από Φαρενάιτ σε Κέλβιν
Η αντίστροφη διαδικασία είναι εξίσου απλή. Για να αποκτήσετε τον τύπο για να μετατρέψετε το Fahrenheit σε Kelvin, το μόνο που χρειάζεται είναι να καθαρίσετε ή να λύσετε την εξίσωση για το K. Το αποτέλεσμα είναι:
Μπορείτε επίσης να αποφύγετε τη χρήση του κλάσματος με παρόμοιο τρόπο όπως πριν. Το αποτέλεσμα είναι:
συμβουλή ειδικού
Όταν χρησιμοποιείτε αυτούς τους τύπους, οι μονάδες δεν πρέπει να περιλαμβάνονται καθώς μπορεί να δημιουργήσει σύγχυση με τις δύο θερμοκρασίες. Θα πρέπει να τοποθετηθούν μόνο αφού ολοκληρωθεί η μετατροπή.
βιβλιογραφικές αναφορές
Brown, T. (2021). Chemistry: The Central Science (11η έκδ.). Λονδίνο, Αγγλία: Εκπαίδευση Pearson.
Η μαθηματική επεξεργασία των αποτελεσμάτων της μέτρησης. (ν.δ.). Ανακτήθηκε από https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
Τα μέτρα. (2020, 30 Οκτωβρίου). Ανακτήθηκε από https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
Οι συντάκτες της Encyclopaedia Britannica. (2018, 25 Οκτωβρίου). Κλίμακα θερμοκρασίας Φαρενάιτ | Ορισμός, τύπος και γεγονότα. Ανακτήθηκε από https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale