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Die Fahrenheit-Skala ist neben der Celsius- oder Celsius-Skala eine der am weitesten verbreiteten Temperaturskalen. Es ist die grundlegende Temperaturskala, die in den Vereinigten Staaten, Großbritannien und anderen Ländern verwendet wird, die das imperiale Einheitensystem verwenden. Es ist auch eine der wichtigsten Temperatureinheiten, die in den meisten Bereichen der Technik verwendet wird. Trotzdem wird im Rest der Welt und in den meisten Wissenschaften hauptsächlich die Celsius-Skala verwendet.
Daher ist die Möglichkeit, Fahrenheit in Celsius umzurechnen, für jeden, der Natur- oder Ingenieurwissenschaften studiert, von großer Bedeutung, egal wo er sich befindet.
Formel zur Umrechnung von Grad Fahrenheit in Celsius
Im Gegensatz zu den meisten Einheitenumrechnungen, die durch Multiplikation mit einem einfachen Umrechnungsfaktor erreicht werden können, erfordert die Umrechnung zwischen Fahrenheit- und Celsius-Temperatur die Verwendung einer Formel. Dies liegt daran, dass beides relative Temperaturskalen sind und zusätzlich in Bezug auf unterschiedliche Referenzpunkte bzw. Referenztemperaturen festgelegt werden. Infolgedessen haben beide Skalen nicht denselben Ursprung oder Null (0) auf der Skala, sodass nicht nur eine relativ zur anderen verschoben ist, sondern sie auch unterschiedliche Gradgrößen haben (dh eine Variationstemperaturänderung von 1 ° F entspricht nicht einer Temperaturänderung von 1 °C).
Tatsächlich sind Grad Fahrenheit kleiner als Grad Celsius. Eine Schwankung von 1 °C entspricht einer Schwankung von 9/5 oder 1,8 °F, wodurch ersteres fast doppelt so groß ist wie letzteres. Außerdem liegt der Nullpunkt der Celsius- oder Celsius-Skala, also der Schmelzpunkt von Wasser, 32 °F über dem Nullpunkt der Fahrenheit-Skala, was der Gleichgewichtstemperatur einer Mischung aus Wasser, Eis und Ammoniumchlorid entspricht.
Diese Beobachtungen werden in der folgenden Formel zusammengefasst:
Diese Gleichung wird auch oft geschrieben als:
In beiden Fällen stellt °C die Temperatur in Celsius dar, die wir berechnen möchten, während °F die Temperatur in Fahrenheit darstellt, die wir umrechnen möchten. Die 32 hat Einheiten in Grad Fahrenheit, um sie von der Temperatur abziehen zu können, in der sie sich in denselben Einheiten befindet. In der ersten Formel hat die Konstante 5/9 Einheiten von °C/°F, während die 1,8, die als Nenner in der zweiten Formel erscheint, die entgegengesetzte Einheit hat, nämlich °F/°C.
Schritte zum Konvertieren von Fahrenheit in Celsius
Angesichts der obigen Formeln können wir die Umrechnung von Fahrenheit in Celsius in zwei einfachen Schritten durchführen, wobei wir der üblichen Reihenfolge mathematischer Operationen folgen, nämlich zuerst die in Klammern gruppierten Operationen und dann die äußeren Operationen zu lösen:
- Schritt 1: Subtrahieren Sie die Temperatur in Grad Fahrenheit minus 32 °F.
- Schritt 2: Wenn Sie die erste Formel verwenden, multiplizieren Sie die Differenz mit dem Bruch 5/9. Wenn Sie die zweite Formel verwenden, teilen Sie die Differenz durch 1,8. In beiden Fällen wird das Ergebnis genau das gleiche sein.
Beispiele für Umrechnungen von Fahrenheit in Celsius
Beispiel 1:
Sie wollen 180 °F in Celsius umrechnen. Lassen Sie uns zuerst die Temperatur ersetzen, die wir in die Formel umwandeln möchten. Für dieses Beispiel verwenden wir die erste:
Jetzt führen wir die beiden oben genannten Schritte aus, das heißt, wir subtrahieren 180 – 32, was 148 ergibt. Dann multiplizieren wir mit 5/9, um das Endergebnis zu erhalten, das 82,22 °C ist. Das heißt:
Führen wir die gleiche Umrechnung durch, aber jetzt mit der zweiten Formel. In diesem Fall ist die Subtraktion dieselbe, aber der zweite Schritt besteht darin, durch 1,8 zu dividieren, anstatt mit 5/9 zu multiplizieren:
Wie wir überprüfen können, sind beide Ergebnisse gleich.
Beispiel 2:
Rechnen wir nun den Nullpunkt der Fahrenheit-Skala, also die Gleichgewichtstemperatur des Wasser-Eis-Ammoniumchlorid-Gemisches, in Celsius um.
Auf die gleiche Weise wie zuvor beginnen wir damit, die Temperatur in Fahrenheit in die Formel einzusetzen (in diesem Fall entspricht sie 0), subtrahieren und dann entweder mit 5/9 multiplizieren oder durch 1,8 dividieren. Machen wir es auf die erste Art:
Beachten Sie, dass die Temperatur, bei der die Fahrenheit-Skala beginnt, unter dem Gefrierpunkt (oder Schmelzpunkt) von Wasser liegt, der bei 0 °C liegt.
Beispiel 3:
Lassen Sie uns nun eine negative Temperatur umwandeln, zum Beispiel – 148 °F in Celsius:
Rückumrechnung: Celsius in Fahrenheit
Die umgekehrte Umrechnung, also die Umrechnung von Grad Celsius in Fahrenheit, ist dem vorherigen Vorgang sehr ähnlich. Alles, was wir brauchen, ist die passende Formel, die wir ganz einfach erhalten, indem wir aus den oben genannten Formeln nach der Temperatur in Grad Fahrenheit auflösen. Sobald dies geschehen ist, werden die folgenden zwei äquivalenten Formeln für die Umrechnung von Grad Celsius in Fahrenheit erhalten:
Oder alternativ:
Umrechnung von Fahrenheit in andere Einheiten
Neben Grad Celsius können Grad Fahrenheit in zwei weitere absolute Temperatureinheiten umgerechnet werden, die sowohl in Wissenschaft als auch Technik gebräuchlich sind, die Kelvin-Skala und die Rankine-Skala. Dies kann mit den folgenden zwei Formeln erfolgen:
Formel zur Umrechnung von Grad Fahrenheit in Kelvin
Formel zur Umrechnung von Grad Fahrenheit in Grad Rankine
Wie wir anhand dieser letzten Formel leicht nachweisen können, beträgt die Temperatur in Grad Fahrenheit, die dem absoluten Nullpunkt (in Grad Rankine, Kelvin oder einer anderen absoluten Temperatureinheit) entspricht, –459,67 °F. Wenn wir diese Temperatur in die Formel zur Umrechnung von Fahrenheit in Kelvin einsetzen, ist das Ergebnis 0, und wenn wir sie in die Formel zur Umrechnung in Celsius einsetzen, ist das Ergebnis –273,15 °C, was auch die Temperatur ist von Null absolut auf dieser Temperaturskala.
Verweise
Die Herausgeber der Encyclopaedia Britannica. (2018, 25. Oktober). Fahrenheit-Temperaturskala | Definition, Formel & Fakten. Abgerufen von https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
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Metrische Konvertierungen. (2020b). Fahrenheit in Celsius – oder F in oder C Umwandlung . https://www.metric-conversions.org/temperature/fahrenheit-to-celsius.htm
