Tabla de Contenidos
Η θερμοκρασία είναι μια μεταβλητή που παρεμβαίνει σε όλες σχεδόν τις φυσικές διεργασίες. Είναι μια από τις πιο μετρημένες μεταβλητές σε τομείς που κυμαίνονται από την επιστημονική έρευνα έως τη μηχανική και την επιστήμη του διαστήματος. Αυτή η ιδιότητα της ύλης μπορεί να εκφραστεί σε διαφορετικές μονάδες, μεταξύ των οποίων είναι αυτές της κλίμακας Fahrenheit και της κλίμακας Kelvin. Η πρώτη είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη κλίμακα στη μηχανική και σε χώρες όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Αγγλία, όπου χρησιμοποιείται ακόμη το αυτοκρατορικό σύστημα μονάδων.
Από την άλλη πλευρά, η απόλυτη θερμοκρασία σε Kelvin είναι απαραίτητη σε πολλούς κλάδους της φυσικής και της χημείας, ειδικά όσον αφορά τους υπολογισμούς με ιδανικά αέρια και τη θερμοδυναμική. Για αυτόν τον λόγο, το να γνωρίζετε πώς να μετατρέπετε το Fahrenheit (°F) σε Kelvin (K) είναι μια πολύ χρήσιμη δεξιότητα και αυτό το άρθρο σας διδάσκει πώς να το κάνετε με διαφορετικούς τρόπους.
Αλλά πριν μάθετε πώς να μετατρέπετε αυτές τις δύο σημαντικές μονάδες θερμοκρασίας, είναι απαραίτητο να έχετε μια ιδέα για το τι είναι και οι δύο κλίμακες.
Κλίμακα Φαρενάιτ
Η κλίμακα Φαρενάιτ είναι μια σχετική κλίμακα θερμοκρασίας. Αυτό σημαίνει ότι όλες οι θερμοκρασίες που εκφράζονται σε αυτήν την κλίμακα υποδεικνύουν μόνο εάν μια θερμοκρασία είναι χαμηλότερη ή υψηλότερη από μια θερμοκρασία αναφοράς, αλλά δεν υποδηλώνει στην πραγματικότητα τη θερμοκρασία ενός συγκεκριμένου σημείου.
Όπως κάθε σχετική κλίμακα θερμοκρασίας, η κλίμακα Φαρενάιτ καθιερώθηκε χρησιμοποιώντας δύο σημεία αναφοράς: μια χαμηλή θερμοκρασία που θα αντιπροσώπευε το «μηδέν» της κλίμακας και μια δεύτερη θερμοκρασία που καθορίζει το μέγεθος κάθε βαθμού ή μονάδας.
Σε σχέση με το 0 της κλίμακας, πολλοί ερευνητές φαίνεται να συμφωνούν ότι το Fahrenheit αποφάσισε να καθορίσει ως μηδέν της κλίμακας του τη χαμηλότερη θερμοκρασία που θα μπορούσε να καταγράψει, προκειμένου να αποφύγει την ύπαρξη αρνητικών θερμοκρασιών. Αυτό αντιστοιχούσε σε ένα μείγμα νερού, πάγου και χλωριούχου αμμωνίου. Αυτό το μείγμα έχει την ιδιαιτερότητα ότι φτάνει σε μια αρκετά σταθερή και αρκετά χαμηλή θερμοκρασία ισορροπίας, γι’ αυτό και το Fahrenheit εκχώρησε μηδέν στην κλίμακα του σε αυτό το σημείο.
Το επόμενο σημείο αναφοράς, σύμφωνα με ορισμένους συγγραφείς, ήταν το σημείο πήξης του νερού, στο οποίο εκχωρήθηκε θερμοκρασία 32 °F για να χωριστεί η κλίμακα μεταξύ 0 και 32 σε 4 ομάδες των 8 μονάδων η καθεμία, κάτι που είναι πολύ συνηθισμένο σε το αυτοκρατορικό σύστημα μονάδων. Χρησιμοποιώντας αυτήν την κλίμακα, η κανονική θερμοκρασία βρασμού του νερού εμφανίζεται στους 212°F.
Η κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας και το Kelvin (K)
Σε αντίθεση με την κλίμακα Φαρενάιτ, η κλίμακα Κέλβιν είναι μια κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας , η οποία δεν εξαρτάται από κανένα σημείο αναφοράς. Το μηδέν στην κλίμακα Kelvin υποδηλώνει στην πραγματικότητα την απουσία θερμικής ενέργειας σε ένα σώμα. Δημιουργήθηκε από τον William Thompson (επίσης γνωστό ως Lord Kelvin, εξ ου και το όνομα) το 1848, ο οποίος όρισε σε κάθε μονάδα στην κλίμακα του το ίδιο μέγεθος με το βαθμό στην κλίμακα Κελσίου. Αυτό κάνει τη μετατροπή από Κέλβιν σε Κελσίου πολύ πιο εύκολη, αλλά κάνει τη μετατροπή από Φαρενάιτ σε Κέλβιν λίγο λιγότερο εύκολη.
Πρέπει να σημειωθεί ότι η μονάδα θερμοκρασίας στην κλίμακα Kelvin ονομάζεται Kelvin και το σύμβολο της είναι K ; Δεν ονομάζεται βαθμός Kelvin ούτε το σύμβολο του °K. Αυτό συμβαίνει ακριβώς επειδή πρόκειται για απόλυτη και όχι σχετική κλίμακα. Για παράδειγμα, το 273 K διαβάζεται διακόσια εβδομήντα τρία Kelvin και όχι διακόσια εβδομήντα τρεις «μοίρες» Kelvin.
Φόρμουλα μετατροπής βαθμών Φαρενάιτ σε Κέλβιν
Ο μετασχηματισμός από Φαρενάιτ σε Κέλβιν γίνεται συνήθως έμμεσα, μετατρέποντας πρώτα σε Κελσίου και μετά σε Κέλβιν. Ωστόσο, εδώ παρουσιάζουμε έναν πιο γρήγορο και πιο άμεσο τρόπο που σας επιτρέπει να παραλείψετε ένα βήμα.
Χρησιμοποιώντας τις θερμοκρασίες αναφοράς που φαίνονται παραπάνω και γνωρίζοντας ότι το σημείο πήξης του νερού βρίσκεται σε θερμοκρασία 273,15 K (που αντιστοιχεί σε 32 °F) και ότι το σημείο βρασμού είναι στους 373,15 K (που αντιστοιχεί σε 212 °F), μπορεί να συναχθεί ότι κάθε μονάδα Kelvin είναι ίση με 1,8 ή 9/5 του βαθμού Φαρενάιτ. Αυτές οι παρατηρήσεις συνοψίζονται στον ακόλουθο τύπο για τη μετατροπή Φαρενάιτ σε Κέλβιν:
Αυτός ο τύπος είναι πολύ απλός, αλλά μπορεί να απλοποιηθεί περαιτέρω διαιρώντας το 9 με το 5 για να λάβετε έναν δεκαδικό αριθμό στον παρονομαστή. Σε αυτή την περίπτωση, η εξίσωση παραμένει:
Και στους δύο τύπους, το °F αντιπροσωπεύει τη θερμοκρασία σε Fahrenheit (αυτή που θέλουμε να μετατρέψουμε) και το K αντιπροσωπεύει τη θερμοκρασία στην κλίμακα Kelvin (αυτή που θέλουμε να προσδιορίσουμε).
Επομένως, η μετατροπή του °F σε K είναι μια απλή διαδικασία δύο βημάτων:
Βήμα 1: Προσθέστε τη θερμοκρασία σε Φαρενάιτ με 459,67
Βήμα 2: Το αποτέλεσμα του αθροίσματος διαιρείται με το 1,8
Παραδείγματα μετατροπής Fahrenheit σε Kelvin
Παράδειγμα 1:
Θέλετε να μετατρέψετε τη μέση θερμοκρασία του σώματος, που είναι 98,6 °F , σε Kelvin.
Βήμα 1: Αντικαταστήστε το 98.6 όπου εμφανίζεται ο °F στον τύπο.
Βήμα 2: η πρόσθεση γίνεται στον αριθμητή, μετά το αποτέλεσμα διαιρείται με 1,8 και τέλος τοποθετείται η μονάδα (Κ).
Τέλος, 98,6°F ισούται με 310,15 K.
Παράδειγμα 2:
Τώρα, ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να μετατρέψουμε το 0 Fahrenheit σε K. Όπως και πριν, ξεκινάμε συνδέοντας αυτήν τη θερμοκρασία στον τύπο:
Και πραγματοποιούνται οι δύο επεμβάσεις:
Τέλος, 0 °F ισούται με 255,37 K.
Αντίστροφη μετατροπή, από Κέλβιν σε Φαρενάιτ
Η αντίστροφη διαδικασία είναι εξίσου απλή. Για να πάρετε τον τύπο για να μετατρέψετε βαθμούς Φαρενάιτ σε Κέλβιν, το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να διαγράψετε ή να λύσετε την εξίσωση για °F. Το αποτέλεσμα είναι:
Μπορείτε επίσης να αποφύγετε τη χρήση του κλάσματος με παρόμοιο τρόπο όπως πριν. Το αποτέλεσμα είναι:
συμβουλή ειδικού
Όταν χρησιμοποιείτε αυτούς τους τύπους, δεν συνιστάται να συμπεριλάβετε μονάδες κατά την αντικατάσταση των τιμών, καθώς μπορεί να δημιουργήσει σύγχυση με τις δύο θερμοκρασίες. Θα πρέπει να τοποθετηθούν μόνο αφού ολοκληρωθεί η μετατροπή.
βιβλιογραφικές αναφορές
Brown, T. (2021). Chemistry: The Central Science (11η έκδ.). Λονδίνο, Αγγλία: Εκπαίδευση Pearson.
Η μαθηματική επεξεργασία των αποτελεσμάτων της μέτρησης. (ν.δ.). Ανακτήθηκε από https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
Τα μέτρα. (2020, 30 Οκτωβρίου). Ανακτήθηκε από https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
Οι συντάκτες της Encyclopaedia Britannica. (2018, 25 Οκτωβρίου). Κλίμακα θερμοκρασίας Φαρενάιτ | Ορισμός, τύπος και γεγονότα. Ανακτήθηκε από https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
