Kuinka muuntaa Kelvin-lämpötilat Celsius-asteiksi

Kelvinin muuntaminen Celsiuksiksi on yhtä tärkeää kuin käänteisen muunnos. Monet aineen fysikaalis-kemialliset ominaisuudet raportoidaan eri lämpötiloissa, ja ne yleensä ilmaistaan ​​kelvineinä. Useimpien ihmisten on kuitenkin helpompi käsitellä lämpötilaa celsiusasteina, joten Kelvinin muuntaminen celsiusasteiksi on asia, jota monet tarvitsevat päivittäin.

Tämä muunnos on hyvin yksinkertainen, koska molemmat asteikot eroavat vain nollan sijainnista. Se on kuitenkin helpompi ymmärtää ja ennen kaikkea muistaa, jos ymmärtää, mistä molemmat asteikot tulevat ja miten niitä käytetään.

Celsius-asteikko (°C)

Se on ruotsalaisen tähtitieteilijän Anders Celsiusin vuonna 1742 keksimä lämpötila-asteikko. Tämä asteikko perustuu veden jäätymis- ja kiehumispisteeseen merenpinnan tasolla. Veden jäätymispiste on viitepiste, johon määritettiin lämpötila 0 °C, kun taas kiehumislämpötilaksi määritettiin lämpötila 100 °C, minkä vuoksi sitä kutsuttiin alun perin asteikolla lämpötilaksi.

Celsius-asteikko on suhteellinen lämpötila-asteikko. Tämä tarkoittaa, että se ei mittaa kappaleen absoluuttista lämpötilaa, vaan ilmaisee vain, milloin lämpötila on korkeampi tai alhaisempi kuin vertailulämpötila, tässä tapauksessa veden sulamis- tai jäätymispiste.

Toisin sanoen kaikki Celsius-asteina mitatut lämpötilat osoittavat, kuinka paljon kuumempi tai kylmempi kappale on suhteessa veden sulamispisteeseen. Koska lämpötilat ovat alhaisempia kuin mainittu sulamispiste, tällä asteikolla voi olla negatiivisia lämpötiloja. Toista vertailulämpötilaa käytetään Celsius-asteen ”koon” määrittämiseen.

Absoluuttinen lämpötila-asteikko ja Kelvin (K)

Toisin kuin celsius- tai celsiusasteikko, Kelvin-asteikko on absoluuttinen lämpötila-asteikko , joka ei riipu mistään vertailupisteestä. Nolla Kelvin-asteikolla osoittaa itse asiassa lämpöenergian puuttumisen kehossa. Sen loi William Thompson (tunnetaan myös hänen ikäisensä Lord Kelvin, josta hänen nimensä) vuonna 1848, joka määritti kullekin asteikonsa yksikölle saman koon kuin aste Celsius-asteikolla. Tämä tekee kelvinistä Celsius-asteiksi muuntamisen paljon helpompaa, koska ainoa ero näiden kahden asteikon välillä on absoluuttisen nollan sijainti, joka vastaa -273,15 °C.

On huomattava, että Kelvin-asteikon yksikköä kutsutaan Kelviniksi ja sen symboli on K ; Sitä ei kutsuta ”kelvin-asteeksi” eikä sen symbolia ”°K”. Tämä johtuu juuri siitä, että se on absoluuttinen eikä suhteellinen asteikko. Esimerkiksi 273 K luetaan kaksisataa seitsemänkymmentäkolme Kelviniä eikä ”kaksisataa seitsemänkymmentäkolme astetta Kelvin”.

Kaava kelvinin muuntamiseksi Celsius-asteiksi

Kelvinin muuntamiseksi celsiusasteiksi tarvitsee vain ottaa lämpötila kelvineinä ja vähentää 273,15. Yleensä kirjoitetaan:

Tätä kaavaa käytettäessä °C edustaa lämpötilaa Celsius-asteina (se, jonka haluat löytää) eikä Celsius-asteiden yksikköä. Toiminnan tulos antaa suoraan °C:ssa. Jotta vältetään sekaannukset yhtälössä esiintyvien muuttujien ja lämpötilayksiköiden välillä, on suositeltavaa, että muunnoksen yhteydessä ei sijoiteta yksiköitä, vaan vain numeerinen arvo. Toimenpiteen suorittamisen jälkeen asetetaan Celsius-asteiden (°C) symboli.

Esimerkki:

Oletetaan, että tietotaulukossa on raportoitu, että puun pyrolyysi alkaa lämpötilassa 580 K ja haluat tietää, mitä se vastaa Celsius-asteina. Ensimmäinen vaihe on korvata K kaavassa 580 (ilman yksiköitä sekaannusten välttämiseksi). Sitten suoritetaan toimenpide ja lopuksi lisätään °C:

HUOMAA: Yllä olevassa esimerkissä lopputulos pyöristetään ykkösiksi (307 tk 306,85 t:n sijaan) merkittävien lukujen sääntöjen vuoksi. Ne osoittavat, että yhteen- ja vähennyslaskujen lisäksi tulos pyöristetään kaikkien lukujen, tässä tapauksessa yksiköiden, pienimmän yhteisen numeron paikkaan.

Oikeampi muoto kaavasta kelvinin muuttamiseksi Celsiuksiksi

Yllä oleva kaava, vaikka se on helppokäyttöinen, aiheuttaa usein sekaannusta, koska yksiköitä ei voida sisällyttää, elleivät ne ole lopussa. Tämän välttämiseksi on parempi käyttää saman yhtälön oikeampaa muotoa. Monissa fysiikan ja termodynamiikan kirjoissa absoluuttista lämpötilaa edustaa kirjain T, kun taas suhteellista lämpötilaa Celsius-asteina edustaa kreikkalainen kirjain θ ( theta , joka on t kreikkalaisissa aakkosissa). Eli edellinen kaava on:

Tässä tapauksessa K ja °C edustavat Kelvinin yksikköä ja Celsius-astetta, kun taas T ja θ edustavat lämpötiloja vastaavilla yksiköillä. Lämpötilan saamiseksi Celsius-asteina (toisin sanoen θ) on tarpeen ratkaista θ vain kertomalla yhtälön molemmat puolet °C:lla.

Esimerkki:

Oletetaan, että haluat muuttaa hapen kiehumispisteen, joka on 90,18 K, Celsius- tai Celsius-asteiksi. Tässä tapauksessa T = 90,18 K ja θ pyydetään. Joten tarvitsee vain kytkeä T kaavaan ja ratkaista θ:

Joten ratkaisemalla θ, joka on lämpötila Celsius-asteina (se, jonka haluamme), saamme:

Käänteinen muunnos Celsiuksesta Kelviniksi

Muuntaaksesi Celsius-asteista Kelvineiksi, sinun on vain ratkaistava jompikumpi kahdesta yhtälöstä, mikä tarkoittaa 273,15:n lisäämistä kaavan molemmille puolille:

Tai oikein,

Kuinka muuntaa Kelvinin muiksi yksiköiksi

Absoluuttinen lämpötila kelvineinä voidaan muuntaa mille tahansa muulle lämpötila-asteikolle, oli se sitten suhteellinen tai absoluuttinen. Voit esimerkiksi muuntaa Kelvinit Fahrenheitiksi (joka on suhteellinen asteikko) tai voit muuntaa Kelvinit Rankine-asteiksi (joka on absoluuttinen asteikko).

todentamisjärjestelmät

Aina kun yksikkömuunnos suoritetaan, on tärkeää varmistaa, että tulos on järkevä, koska aina on mahdollista olla väärässä, jopa käytettäessä niin yksinkertaisia ​​kaavoja kuin esitetyt. Kun kyseessä on muunnos Kelvinistä Celsiukseksi ja päinvastoin, toisessa tapauksessa sinun on vähennettävä 273,15 ja toisessa sinun on lisättävä, ja voi olla erittäin helppo unohtaa, milloin jompikumpi on tehtävä. Varmistaaksesi, että muunnos suoritetaan aina oikein, seuraavat kaksi vinkkiä voidaan ottaa huomioon:

• Kelvinin lämpötilan on aina oltava korkeampi kuin lämpötila Celsius-asteina . Jos esimerkiksi muuttaessa 400 K celsiusasteeseen tulos antaa 673 °C, muunnos on väärä, koska lämpötila kelvineinä ei voi koskaan olla pienempi kuin lämpötila °C.
• Kelvinin lämpötila ei voi koskaan olla negatiivinen , koska se on absoluuttinen asteikko ja minimiarvo on nolla (ei yksiköitä, vain nolla). Toisaalta kaikki alle 273,15 K lämpötilat, kun ne muunnetaan °C:ksi, antavat negatiivisia arvoja.