Jak przekonwertować temperaturę Kelvina na stopnie Celsjusza

Wiedza o tym, jak przekonwertować kelwiny na stopnie Celsjusza, jest tak samo ważna, jak umiejętność przeprowadzenia konwersji odwrotnej. Wiele właściwości fizykochemicznych materii podaje się w różnych temperaturach, a te na ogół wyraża się w kelwinach. Jednak większość ludzi łatwiej radzi sobie z temperaturą w stopniach Celsjusza, więc przeliczanie Kelvina na stopnie Celsjusza jest czymś, co wielu musi robić codziennie.

Ta konwersja jest bardzo prosta, ponieważ obie skale różnią się tylko położeniem zera. Łatwiej jednak zrozumieć, a przede wszystkim zapamiętać, jeśli rozumie się, skąd pochodzą obie skale i jak się ich używa.

Skala Celsjusza (°C)

Jest to skala temperatury wynaleziona w 1742 roku przez Andersa Celsjusza, szwedzkiego astronoma. Skala ta jest ustalana na podstawie temperatury zamarzania i wrzenia wody na poziomie morza. Punktem odniesienia jest punkt zamarzania wody, któremu przypisano temperaturę 0°C, natomiast temperaturze wrzenia temperaturę 100°C, dlatego pierwotnie nazywano ją temperaturą w skali Celsjusza.

Skala Celsjusza jest względną skalą temperatury. Oznacza to, że nie mierzy bezwzględnej temperatury ciała, a jedynie wyraża, kiedy temperatura jest wyższa lub niższa od temperatury odniesienia, w tym przypadku punktu topnienia lub zamarzania wody.

Innymi słowy, wszystkie temperatury mierzone w stopniach Celsjusza wskazują, o ile cieplejsze lub zimniejsze jest ciało w stosunku do temperatury topnienia wody. Ponieważ istnieją temperatury niższe niż wspomniana temperatura topnienia, w tej skali mogą występować temperatury ujemne. Druga temperatura odniesienia służy do określenia „wielkości” stopnia Celsjusza.

Bezwzględna skala temperatury i Kelvin (K)

W przeciwieństwie do skali Celsjusza lub Celsjusza, skala Kelvina jest bezwzględną skalą temperatury , niezależną od żadnego punktu odniesienia. Zero w skali Kelvina faktycznie wskazuje na brak energii cieplnej w ciele. Został stworzony przez Williama Thompsona (znanego również przez jego parostwo, Lorda Kelvina, stąd jego imię) w 1848 roku, który przypisał każdej jednostce w swojej skali ten sam rozmiar, co stopień w skali Celsjusza. To sprawia, że ​​konwersja z Kelvina na Celsjusza jest znacznie łatwiejsza, ponieważ jedyną różnicą między tymi dwiema skalami jest położenie zera bezwzględnego, które odpowiada -273,15 °C.

Należy zauważyć, że jednostka w skali Kelvina nazywa się Kelvin, a jej symbolem jest K ; Nie nazywa się go „stopniem Kelvina”, ani jego symbolem nie jest „° K”. Dzieje się tak właśnie dlatego, że jest to skala bezwzględna, a nie względna. Na przykład 273 K to dwieście siedemdziesiąt trzy kelwiny, a nie „dwieście siedemdziesiąt trzy stopnie kelwina”.

Formuła do konwersji Kelvina na stopnie Celsjusza

Aby zamienić kelwiny na stopnie Celsjusza, wystarczy przyjąć temperaturę w kelwinach i odjąć 273,15. Powszechnie jest napisane:

Podczas korzystania z tego wzoru °C reprezentuje temperaturę w stopniach Celsjusza (tę, którą chcesz znaleźć), a nie jednostkę w stopniach Celsjusza. Wynik operacji podaje się bezpośrednio w °C. Aby uniknąć pomylenia zmiennych pojawiających się w równaniu z jednostkami temperatury, lepiej nie umieszczać jednostek podczas przeliczania, a jedynie wartość liczbową. Po wykonaniu operacji na wyświetlaczu pojawia się symbol stopni Celsjusza (°C).

Przykład:

Załóżmy, że w tabeli danych podano, że piroliza drewna rozpoczyna się w temperaturze 580 K i chcesz wiedzieć, co to odpowiada w stopniach Celsjusza. Pierwszym krokiem jest zastąpienie K we wzorze liczbą 580 (bez jednostek, aby uniknąć pomyłek). Następnie operacja jest wykonywana, a na końcu dodaje się °C:

UWAGA: W powyższym przykładzie wynik końcowy jest zaokrąglany do jedności (307K zamiast 306,85K) ze względu na zasady dotyczące cyfr znaczących. Ustalają one, że przy dodawaniu i odejmowaniu wynik jest zaokrąglany do pozycji najmniejszej wspólnej cyfry ze wszystkich liczb, w tym przypadku jednostek.

Bardziej poprawna postać wzoru na konwersję Kelvina na stopnie Celsjusza

Powyższy wzór, pomimo tego, że jest łatwy w użyciu, często powoduje zamieszanie, ponieważ nie można uwzględnić jednostek, jeśli nie znajdują się one na końcu. Aby tego uniknąć, lepiej jest użyć bardziej poprawnej postaci tego samego równania. W wielu książkach z dziedziny fizyki i termodynamiki temperatura bezwzględna jest oznaczana literą T, a temperatura względna w stopniach Celsjusza grecką literą θ ( theta , czyli t w alfabecie greckim). Zatem poprzednia formuła to:

W tym przypadku K i °C reprezentują odpowiednio jednostki kelwinów i stopni Celsjusza, podczas gdy T i θ reprezentują temperatury w odpowiednich jednostkach. Aby otrzymać temperaturę w stopniach Celsjusza (czyli θ), wystarczy obliczyć θ, mnożąc obie strony równania przez °C.

Przykład:

Załóżmy, że chcesz przekształcić temperaturę wrzenia tlenu, która wynosi 90,18 K, na stopnie Celsjusza lub Celsjusza. W tym przypadku mamy T = 90,18 K i żądane jest θ. Wystarczy więc podstawić T do wzoru i znaleźć θ:

Zatem rozwiązując dla θ, czyli temperaturę w stopniach Celsjusza (tę, którą chcemy), otrzymujemy:

Odwrotna konwersja, z Celsjusza na Kelvina

Aby przeliczyć stopnie Celsjusza na kelwiny, wystarczy rozwiązać jedno z dwóch równań, co oznacza dodanie 273,15 po obu stronach wzoru:

Lub, bardziej poprawnie,

Jak przeliczyć Kelvin na inne jednostki

Temperaturę bezwzględną w kelwinach można przeliczyć na dowolną inną skalę temperatury, względną lub bezwzględną. Na przykład, możesz również przekonwertować Kelvina na Fahrenheita (który jest skalą względną) lub możesz przekonwertować Kelvina na Rankine’a (który jest skalą bezwzględną).

systemy weryfikacji

Za każdym razem, gdy przeprowadzana jest konwersja jednostek, ważne jest, aby sprawdzić, czy wynik ma sens, ponieważ zawsze można się pomylić, nawet przy użyciu tak prostych wzorów, jak te pokazane. W przypadku konwersji z Kelvina na Celsjusza i odwrotnie, w jednym przypadku trzeba odjąć 273,15, aw drugim dodać, a bardzo łatwo zapomnieć, kiedy zrobić jedno, a kiedy drugie. Aby konwersja zawsze przebiegała poprawnie, można wziąć pod uwagę dwie wskazówki:

• Temperatura w kelwinach musi być zawsze wyższa niż temperatura w stopniach Celsjusza . Na przykład, jeśli podczas przekształcania 400 K na stopnie Celsjusza wynik daje 673 °C, transformacja jest błędna, ponieważ temperatura w kelwinach nigdy nie może być niższa niż temperatura w °C.
• Temperatura w kelwinach nigdy nie może być ujemna , ponieważ jest to skala bezwzględna, a minimalna wartość to zero (bez jednostek, tylko zero). Z drugiej strony wszystkie temperatury poniżej 273,15 K, po przekształceniu na °C, będą dawały wartości ujemne.