De två vanligaste temperaturskalorna är Celsiusskalan, även känd som Celsiusskalan och Fahrenheitskalan . Den första används i större delen av världen, särskilt i de länder som har antagit det internationella enhetssystemet. Det är också, tillsammans med Kelvin-skalan eller den absoluta skalan , temperaturskalan som används inom vetenskapen överallt. Den andra, å andra sidan, används främst i de länder som fortfarande använder det imperialistiska systemet av enheter.
Det finns grundläggande skillnader när det gäller hur dessa två skalor definieras; skillnaderna i storlekarna grader Fahrenheit och grader Celsius betyder dock att det finns en temperatur vid vilken båda skalorna markerar samma nummer.
Låt oss först se hur båda skalorna definieras för att göra det lättare att förstå.
Celsius skala
Celsiusskalan är en relativ temperaturskala där alla temperaturer är inställda i förhållande till fryspunkten för rent vatten vid standardtryck . Detta innebär att positiva temperaturer på Celsiusskalan motsvarar temperaturer högre än smältpunkten (eller fryspunkten) för vattnet, medan en negativ temperatur motsvarar en temperatur lägre än nämnda referenspunkt.
Storleken på Celsiusgraden eller Celsiusgraden ( ºC) bestäms av temperaturskillnaden mellan fryspunkten och kokpunkten för vattnet, till vilken värdet 100 ºC tilldelades. Detta är anledningen till att det kallas celsiusskalan.
Fahrenheit skala
Å andra sidan använder Fahrenheit-skalan, ibland felstavad som Fahrenheit, olika referenspunkter, såväl som ett annat sätt att dela upp temperaturintervallen. Det finns olika versioner, men de verkar alla vara överens om att Fahrenheit bestämde sig för att ställa in den lägsta temperaturen den kunde registrera som noll på sin skala, för att undvika negativa temperaturer. För att göra detta använde han en blandning av vatten, is och ammoniumklorid. Denna blandning har den speciella egenskapen att den når en ganska stabil och ganska låg jämviktstemperatur, varför den tilldelades noll på skalan.
Vissa säger att nästa referenstemperatur var den i hans egen kropp när han led av lätt feber. Andra indikerar att han använde fryspunkten för vatten som en andra referenstemperatur, och delade upp skalan i fyra grupper om åtta enheter vardera för att ge en temperatur på 32ºF för fryspunkten för rent vatten. Med denna skala skulle vattnet koka vid 212ºF.
Vid vilken temperatur sammanfaller Celsius- och Fahrenheit-skalorna?
Att bestämma när temperaturskalorna Fahrenheit och Celsius har samma värde kan göras på två olika sätt:
- Genom den algebraiska metoden, med hjälp av skalomvandlingsekvationen.
- Genom den grafiska metoden.
Bestäm skärningspunkten mellan Celsius- och Fahrenheit-skalorna med den algebraiska metoden
Omvandlingsekvationen från Celsius-skalan till Fahrenheit-skalan är mycket enkel och presenteras nedan:
I ovanstående ekvation representerar ºF temperaturen i grader Fahrenheit och ºC representerar samma temperatur, men på Celsiusskalan.
För att hitta den temperatur vid vilken de båda skalorna överensstämmer är allt som behövs att fastställa villkoret att ºF = ºC = X . Med andra ord, vi gör båda temperaturerna lika och definierar X som värdet vi letar efter, för att göra ekvationen enklare.
Nu återstår den tidigare ekvationen:
Lös bara denna ekvation för X (med andra ord, lös för X):
Lösningen av ekvationen är X= – 40 , så temperaturen på – 40 ºC blir lika med – 40 ºF .
Denna lösning hittades med hjälp av ekvationen Celsius till Fahrenheit. Det bör noteras att eftersom omvandlingsekvationen från Fahrenheit till Celsius är samma ekvation men lösts för att hitta ºC, så kunde den ekvationen ha använts istället för den första för att få exakt samma resultat (eftersom i verkligheten är samma ekvation).
Grafisk bestämning av punkten där Celsius- och Fahrenheit-skalorna har samma mått
Ett alternativt sätt att hitta överensstämmelsepunkten mellan de två skalorna eller deras skärningspunkt är att rita båda skalorna på samma graf och hitta den punkt där de överensstämmer.
Detta kan göras på två olika sätt. Du kan plotta temperaturen i Celsius och temperaturen i Fahrenheit som en funktion av den absoluta temperaturen i Kelvin, i vilket fall skärningspunkten skulle vara i Kelvin, eller så kan du plotta temperaturen i Fahrenheit som en funktion av temperaturen i grader Celsius, vilket är mycket lättare.
Proceduren består av att rita ett koordinatsystem där abskissorna motsvarar Celsiusskalan, och ordinaterna kan representera antingen temperaturen i Celsius eller temperaturen i Fahrenheit:
Vi representerar nu Celsiusskalan på denna graf. Placera bara två punkter och dra en rak linje mellan dem. Varje punkt lokaliseras genom att korsa temperaturen på X-axeln med dess ekvivalenta temperatur på Y-axeln. I detta fall, eftersom Celsiusskalan ritas, kommer alla värden i X att vara lika med värdena i Y . En punkt kan vara ( 0;0) och en annan kan vara (100;100)
Nu gör vi samma sak för att rita Fahrenheit-skalan. Kom ihåg ovanstående, 0 ºC (vattens fryspunkt) motsvarar 32 ºF och 100 ºC (kokpunkten för vatten) motsvarar 212 ºF. Vi ritar de två punkterna och ritar en linje.
När detta är gjort är punkten där båda linjerna korsar eller skär den temperatur vid vilken båda skalorna har samma värde. Som kan ses i figuren skär båda linjerna i punkten (-40;-40), det vill säga – 40 ºC = – 40 ºF .
Samma process kan utföras för vilket par temperaturskalor som helst, men det finns en begränsning. När det gäller temperatur i Celsius och i Kelvin är enhetsstorleken på båda skalorna densamma, så båda graferna kommer att vara parallella och kommer aldrig att skära varandra. Detsamma gäller för Fahrenheit-skalan och Rankine-skalan.
Referenser
Den matematiska behandlingen av mätresultat . (n.d.). Hämtad från https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
mått . (2020, 30 oktober). Hämtad från https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (2018, 25 oktober). Fahrenheit temperaturskala | Definition, formel och fakta . Hämtad från https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
