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Die Temperatur ist eine Variable, die in fast alle natürlichen Prozesse eingreift. Es ist eine der am häufigsten gemessenen Variablen in Bereichen, die von der wissenschaftlichen Forschung bis zu den Ingenieur- und Weltraumwissenschaften reichen. Diese Eigenschaft der Materie kann in verschiedenen Einheiten ausgedrückt werden, darunter die der Fahrenheit-Skala und der Kelvin-Skala. Die erste ist die am weitesten verbreitete Skala in der Technik und in Ländern wie den Vereinigten Staaten und England, wo immer noch das imperiale Einheitensystem verwendet wird.
Andererseits ist die absolute Temperatur in Kelvin in vielen Bereichen der Physik und Chemie unverzichtbar, insbesondere im Hinblick auf Berechnungen mit idealen Gasen und Thermodynamik. Aus diesem Grund ist das Wissen, wie man Fahrenheit (°F) in Kelvin (K) umrechnet, eine sehr nützliche Fähigkeit, und dieser Artikel zeigt Ihnen, wie Sie dies auf verschiedene Weise tun können.
Aber bevor Sie lernen, wie man diese beiden wichtigen Temperatureinheiten umrechnet, ist es notwendig, eine Vorstellung davon zu haben, was beide Skalen sind.
Fahrenheit-Skala
Die Fahrenheit-Skala ist eine relative Temperaturskala. Das bedeutet, dass alle auf dieser Skala ausgedrückten Temperaturen nur angeben, ob eine Temperatur niedriger oder höher als eine Referenztemperatur ist, aber nicht wirklich die Temperatur eines bestimmten Punktes angeben.
Wie jede relative Temperaturskala wurde die Fahrenheit-Skala mit zwei Referenzpunkten erstellt: einer niedrigen Temperatur, die die „Null“ der Skala darstellen würde, und einer zweiten Temperatur, die die Größe jedes Grads oder jeder Einheit definiert.
In Bezug auf die 0 der Skala scheinen sich viele Forscher darin einig zu sein, dass Fahrenheit beschlossen hat, als Null seiner Skala die niedrigste Temperatur festzulegen, die es registrieren konnte, um die Existenz negativer Temperaturen zu vermeiden. Dies entsprach einer Mischung aus Wasser, Eis und Ammoniumchlorid. Dieses Gemisch hat die Besonderheit, dass es eine ziemlich stabile und ziemlich niedrige Gleichgewichtstemperatur erreicht, weshalb Fahrenheit an dieser Stelle auf seiner Skala Null zugewiesen hat.
Der nächste Bezugspunkt war laut einigen Autoren der Gefrierpunkt von Wasser, dem er eine Temperatur von 32 °F zuordnete, um die Skala zwischen 0 und 32 in 4 Gruppen zu je 8 Einheiten zu unterteilen, was sehr viel ist im imperialen Einheitensystem üblich. Unter Verwendung dieser Skala liegt die normale Siedetemperatur von Wasser bei 212 °F.
Die absolute Temperaturskala und das Kelvin (K)
Anders als die Fahrenheit-Skala ist die Kelvin-Skala eine absolute Temperaturskala , die von keinem Bezugspunkt abhängig ist. Null auf der Kelvin-Skala zeigt tatsächlich das Fehlen von Wärmeenergie in einem Körper an. Es wurde 1848 von William Thompson (auch bekannt als Lord Kelvin, daher der Name) geschaffen, der jeder Einheit auf seiner Skala die gleiche Größe wie dem Grad auf der Celsius-Skala zuwies. Dies macht die Umrechnung von Kelvin in Celsius viel einfacher, macht die Umrechnung von Fahrenheit in Kelvin jedoch etwas weniger einfach.
Es sollte beachtet werden, dass die Temperatureinheit auf der Kelvin-Skala Kelvin heißt und ihr Symbol K ist ; Es wird weder Kelvin-Grad noch sein Symbol °K genannt. Dies liegt gerade daran, dass es sich um eine absolute und nicht um eine relative Skala handelt. Zum Beispiel wird 273 K als zweihundertdreiundsiebzig Kelvin gelesen und nicht als zweihundertdreiundsiebzig „Grad“ Kelvin.
Formel zur Umrechnung von Grad Fahrenheit in Kelvin
Die Umwandlung von Fahrenheit in Kelvin erfolgt normalerweise indirekt, indem zuerst in Celsius und dann in Kelvin umgewandelt wird. Hier stellen wir Ihnen jedoch einen schnelleren und direkteren Weg vor, mit dem Sie einen Schritt überspringen können.
Unter Verwendung der oben angegebenen Referenztemperaturen und dem Wissen, dass der Gefrierpunkt von Wasser bei einer Temperatur von 273,15 K (entspricht 32 °F) und der Siedepunkt bei 373,15 K (entspricht 212 °F) liegt, kann dies abgeleitet werden Jede Kelvin-Einheit entspricht 1,8 oder 9/5 Grad Fahrenheit. Diese Beobachtungen werden in der folgenden Formel zur Umrechnung von Fahrenheit in Kelvin zusammengefasst:
Diese Formel ist sehr einfach, kann aber weiter vereinfacht werden, indem man 9 durch 5 dividiert, um eine Dezimalzahl im Nenner zu erhalten. In diesem Fall bleibt die Gleichung:
In beiden Formeln steht °F für die Temperatur in Fahrenheit (die wir umrechnen möchten) und K für die Temperatur auf der Kelvin-Skala (die wir bestimmen möchten).
Die Umwandlung von °F in K ist also ein einfacher zweistufiger Prozess:
Schritt 1: Fügen Sie die Temperatur in Fahrenheit mit 459,67 hinzu
Schritt 2: Das Ergebnis der Summe wird durch 1,8 dividiert
Beispiele für die Umrechnung von Fahrenheit in Kelvin
Beispiel 1:
Sie möchten die durchschnittliche Körpertemperatur von 98,6 °F in Kelvin umwandeln.
Schritt 1: Ersetzen Sie 98,6, wo °F in der Formel erscheint.
Schritt 2: Die Addition erfolgt im Zähler, dann wird das Ergebnis durch 1,8 dividiert und schließlich die Einheit (K) platziert.
Schließlich entsprechen 98,6 °F 310,15 K.
Beispiel 2:
Angenommen, wir wollen 0 Fahrenheit in K umwandeln. Wie zuvor beginnen wir damit, diese Temperatur in die Formel einzusetzen:
Und die beiden Operationen werden ausgeführt:
Schließlich entspricht 0 °F 255,37 K.
Umgekehrte Umwandlung von Kelvin in Fahrenheit
Der umgekehrte Vorgang ist ebenso einfach. Um die Formel zum Umwandeln von Grad Fahrenheit in Kelvin zu erhalten, müssen Sie nur die Gleichung für °F klären oder lösen. Das Ergebnis ist:
Sie können auch vermeiden, den Bruch auf ähnliche Weise wie zuvor zu verwenden. Das Ergebnis ist:
Expertentipp
Bei Verwendung dieser Formeln ist es nicht ratsam, Einheiten beim Ersetzen der Werte einzubeziehen, da dies zu Verwechslungen mit den beiden Temperaturen führen kann. Sie sollten erst nach Abschluss der Konvertierung platziert werden.
Verweise
Braun, T. (2021). Chemie: The Central Science (11. Aufl.). London, England: Pearson Education.
Die mathematische Behandlung der Messergebnisse. (n.d.). Abgerufen von https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
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Die Herausgeber der Encyclopaedia Britannica. (2018, 25. Oktober). Fahrenheit-Temperaturskala | Definition, Formel und Fakten. Abgerufen von https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
