Tabla de Contenidos
A hőmérséklet az egyik leginkább mérhető változó számtalan területen, a tudományos kutatástól a mérnöki és űrtudományig. Ez az anyag olyan tulajdonsága, amely különböző mértékegységekben fejezhető ki, beleértve a Fahrenheit-skálát és a Kelvin-skálát. Az első a legszélesebb körben használt egység a mérnöki tudományokban és olyan országokban, mint az Egyesült Államok és Anglia, ahol még mindig a birodalmi mértékegységrendszert használják.
Másrészt a Kelvinben kifejezett abszolút hőmérséklet elengedhetetlen a fizika és a kémia számos ágában, különös tekintettel az ideális gázok és a termodinamika tanulmányozására. Emiatt nagyon hasznos tudni, hogyan kell a Kelvint Fahrenheitre konvertálni , és ez a cikk megtanítja, hogyan kell ezt különböző módokon megtenni.
Mielőtt azonban megtanulná, hogyan kell átalakítani ezt a két hőmérsékleti mértékegységet, meg kell ismernie, hogy mi is a két skála.
Fahrenheit skála
A Fahrenheit-skála a hőmérséklet relatív skálája. Ez azt jelenti, hogy az ezen a skálán kifejezett összes hőmérséklet csak azt jelzi, hogy egy hőmérséklet alacsonyabb vagy magasabb, mint egy referenciahőmérséklet, de valójában nem jelzi egy adott pont hőmérsékletét.
Mint minden relatív hőmérsékleti skála, a Fahrenheit-skála is két referenciapont felhasználásával jött létre: egy alacsony hőmérséklet, amely a skála „nulla” pontja, és egy második hőmérséklet, amely meghatározza az egyes Fahrenheit fokok méretét.
Különböző verziók léteznek, de úgy tűnik, mindegyik egyetért abban, hogy a Fahrenheit úgy döntött, hogy a negatív hőmérséklet elkerülése érdekében a legalacsonyabb hőmérsékletet határozza meg, amelyet a skála nullájaként regisztrálhat. Ez víz, jég és ammónium-klorid keverékének felelt meg. Ennek a keveréknek az a sajátossága, hogy eléri a meglehetősen stabil egyensúlyi hőmérsékletet és meglehetősen alacsonyat is, ezért a Fahrenheit ezen a ponton nullát rendelt a skálán.
A következő hivatkozási pont egyes szerzők szerint a víz fagyáspontja volt, amelyhez 32 °F hőmérsékletet rendelt, hogy a skálát 0 és 32 között 4, egyenként 8 egységnyi csoportra ossza fel, ami nagyon gyakori a brit birodalmi egységrendszerben. Ezzel a skálával a víz normál forráspontja 212 °F-on történik.
Az abszolút hőmérsékleti skála és a Kelvin (K)
A Fahrenheit-skálával ellentétben a Kelvin-skála egy abszolút hőmérsékleti skála , amely nem függ semmilyen referenciaponttól. A Kelvin-skála nulla valójában azt jelzi, hogy a testben nincs hőenergia. William Thompson (más néven Lord Kelvin, innen a neve) alkotta meg 1848-ban, aki skáláján minden mértékegységet a Celsius- vagy Celsius-skála fokával megegyező méretűre rendelt. Ez sokkal könnyebbé teszi a Kelvin-féle Celsius-fokozatra való konvertálást, de egy kicsit kevésbé egyszerűvé teszi a Fahrenheit-fokozatra való konvertálást.
Megjegyzendő, hogy a Kelvin-skála hőmérsékleti mértékegységét Kelvinnek hívják, szimbóluma pedig K ; Nem nevezik Kelvin-foknak, és nem a szimbóluma sem °K. Pontosan azért, mert ez egy abszolút és nem egy relatív skála. Például a 273 K értéke kétszázhetvenhárom Kelvin, nem pedig kétszázhetvenhárom Kelvin-fok.
Képlet a Kelvin-Fahrenheitre konvertálására
A Kelvin-ről Fahrenheitre való átalakítás általában közvetett módon történik, először Celsius-ra, majd Fahrenheit-re. Itt azonban bemutatunk egy gyorsabb és közvetlenebb módot, amely lehetővé teszi egy lépés kihagyását.
A fent bemutatott referencia-hőmérsékleteket felhasználva, és annak ismeretében, hogy a víz fagyáspontja 273,15 K (ez 32 °F-nak felel meg), forráspontja pedig 373,15 K (212 °F-nak felel meg), arra következtethetünk, hogy minden Kelvin mértékegység egyenlő 1,8 vagy 9/5 Fahrenheit-fokkal. Ezeket a megfigyeléseket a következő képlet foglalja össze a Kelvin Fahrenheit-re konvertálására:
Ez a képlet nagyon egyszerű, de tovább egyszerűsíthető, ha a tört elosztásával tizedes számot kapunk. Ebben az esetben az egyenlet marad:
Mindkét képletben a °F a hőmérsékletet jelöli Fahrenheit-fokban (azt, amelyet meg kíván határozni), a K pedig a Kelvin-skála hőmérsékletét (az átváltani kívánt).
Tehát a K átalakítása °F-re egyszerű, kétlépéses folyamat:
1. lépés: Szorozzuk meg a Kelvinben megadott hőmérsékletet 1,8-al
2. lépés: A szorzás eredményét kivonjuk 459,67-ből
Példák a Kelvinről Fahrenheitre való átváltásra
1. példa:
Az átlagos testhőmérsékletet, amely 310,15 K, kívánatos Fahrenheit-fokra alakítani. Az első helyettesítő 310,15 a képletben, ahol K szerepel.
Ezután két műveletet hajtanak végre:
Végül 310,15 K 98,6 °F-nak felel meg.
2. példa:
Most tegyük fel, hogy 150 K-t szeretnénk Fahrenheitre konvertálni. Mint korábban, kezdje azzal, hogy behelyettesíti ezt a hőmérsékletet a képletbe:
Ezután két műveletet hajtanak végre:
Végül 150 K -189,67 °F.
A fordított átalakítás, Fahrenheitről Kelvinre
A fordított folyamat ugyanolyan egyszerű. Ahhoz, hogy megkapjuk a Fahrenheit-értéket Kelvin-re transzformáló képletet, csak törölni vagy megoldani kell a K egyenletét. Az eredmény:
A tört korábbihoz hasonló felhasználását is elkerülheti. Az eredmény:
szakértői tipp
Ezen képletek használatakor nem szabad mértékegységeket megadni, mivel ez összetévesztheti a két hőmérsékletet. Ezeket csak az átalakítás befejezése után szabad elhelyezni.
Hivatkozások
Brown, T. (2021). Kémia: A központi tudomány (11. kiadás). London, Anglia: Pearson Education.
A mérési eredmények matematikai kezelése. (n.d.). Letöltve: https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
Az intézkedések. (2020. október 30.). Letöltve: https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői. (2018. október 25.). Fahrenheit hőmérsékleti skála | Meghatározás, képlet és tények. Letöltve: https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
