Tabla de Contenidos
Kaksi yleisimmin käytettyä lämpötila-asteikkoa ovat Celsius-asteikko, joka tunnetaan myös nimellä Celsius-asteikko , ja Fahrenheit-asteikko . Ensimmäinen on käytössä suurimmassa osassa maailmaa, erityisesti niissä maissa, jotka ovat ottaneet käyttöön kansainvälisen yksikköjärjestelmän. Se on myös Kelvin-asteikon tai absoluuttisen asteikon kanssa tieteessä kaikkialla käytetty lämpötila-asteikko. Toista sitä vastoin käytetään pääasiassa niissä maissa, joissa edelleen käytetään keisarillista yksikköjärjestelmää.
Näiden kahden asteikon määrittelytavassa on perustavanlaatuisia eroja; Fahrenheit- ja Celsius-asteiden kokoerot merkitsevät kuitenkin sitä, että on olemassa lämpötila, jossa molemmat asteikot merkitsevät samaa numeroa.
Katsotaanpa ensin, miten molemmat asteikot on määritelty, jotta se on helpompi ymmärtää.
Celsius-asteikko
Celsius-asteikko on suhteellinen lämpötila-asteikko , jossa kaikki lämpötilat asetetaan suhteessa puhtaan veden jäätymispisteeseen normaalipaineessa . Tämä tarkoittaa, että positiiviset lämpötilat Celsius-asteikolla vastaavat lämpötiloja, jotka ovat korkeampia kuin veden sulamispiste (tai jäätymispiste) , kun taas negatiivinen lämpötila vastaa mainittua vertailupistettä alhaisempaa lämpötilaa.
Celsius-asteen tai celsiusasteen (ºC) koko määräytyy veden jäätymispisteen ja kiehumispisteen välisestä lämpötilaerosta, jolle on annettu arvo 100 ºC. Tästä syystä sitä kutsutaan celsiusasteikoksi.
Fahrenheit-asteikko
Toisaalta Fahrenheit-asteikko, joka joskus kirjoitetaan väärin Fahrenheitiksi, käyttää erilaisia viitepisteitä sekä erilaista tapaa jakaa lämpötilavälit. On olemassa erilaisia versioita, mutta ne kaikki näyttävät olevan yhtä mieltä siitä, että Fahrenheit päätti asettaa matalimman lämpötilan, jonka se voisi rekisteröidä asteikon nollapisteeksi negatiivisten lämpötilojen välttämiseksi. Tätä varten hän käytti veden, jään ja ammoniumkloridin seosta . Tällä seoksella on se erikoisuus, että se saavuttaa melko vakaan ja melko alhaisen tasapainolämpötilan, minkä vuoksi se annettiin asteikolla nollaksi.
Jotkut sanovat, että seuraava vertailulämpötila oli hänen oman kehonsa lämpötila lievästä kuumeesta kärsiessään. Toiset osoittavat, että hän käytti veden jäätymispistettä toisena vertailulämpötilana jakamalla asteikon neljään kahdeksan yksikön ryhmään, jolloin puhtaan veden jäätymispisteen lämpötilaksi saatiin 32 ºF. Tätä asteikkoa käytettäessä vesi kiehuisi 212 ºF:ssa.
Missä lämpötilassa Celsius- ja Fahrenheit-asteikot osuvat yhteen?
Voit määrittää, milloin Fahrenheit- ja Celsius-lämpötila-asteikoilla on sama arvo, voidaan tehdä kahdella eri tavalla:
- Algebrallisen menetelmän avulla mittakaavamuunnosyhtälön avulla.
- Graafisen menetelmän kautta.
Määritä Celsius- ja Fahrenheit-asteikkojen leikkauspiste algebrallisella menetelmällä
Muunnosyhtälö Celsius-asteikosta Fahrenheit-asteikolle on hyvin yksinkertainen, ja se esitetään alla:
Yllä olevassa yhtälössä ºF edustaa lämpötilaa Fahrenheit-asteina ja ºC edustaa samaa lämpötilaa, mutta Celsius-asteikolla.
Lämpötilan, jossa molemmat asteikot sopivat, löytämiseksi tarvitaan vain ehto, että ºF = ºC = X . Toisin sanoen teemme molemmista lämpötiloista yhtäläiset ja määritämme X:n etsimäksi arvoksi, jotta yhtälö olisi yksinkertaisempi.
Nyt edellinen yhtälö säilyy:
Ratkaise vain tämä yhtälö X:lle (toisin sanoen ratkaise X):
Yhtälön ratkaisu on X= – 40 , joten lämpötila – 40 ºC on yhtä suuri kuin – 40 ºF .
Tämä ratkaisu löydettiin käyttämällä Celsius-Fahrenheit-muunnosyhtälöä. On huomattava, että koska muunnosyhtälö Fahrenheitista Celsiukseksi on sama yhtälö, mutta ratkaistu ºC:n löytämiseksi, niin tätä yhtälöä olisi voitu käyttää ensimmäisen sijasta täsmälleen saman tuloksen saamiseksi (koska todellisuudessa sama yhtälö).
Graafinen määritys pisteestä, jossa Celsius- ja Fahrenheit-asteikoilla on sama mitta
Vaihtoehtoinen tapa löytää sovituspiste kahden asteikon välillä tai niiden leikkauspiste on piirtää molemmat asteikot samaan kuvaajaan ja etsiä piste, jossa ne ovat yhtäpitäviä.
Tämä voidaan tehdä kahdella eri tavalla. Voit piirtää lämpötilan Celsius-asteina ja lämpötilan Fahrenheit-asteina absoluuttisen lämpötilan funktiona Kelvinissä, jolloin leikkauspiste olisi kelvineissä, tai voit piirtää lämpötilan Fahrenheit-asteina lämpötilan funktiona Celsius-asteina. mikä on paljon helpompaa.
Toimenpide koostuu koordinaattijärjestelmän piirtämisestä, jossa abskissat vastaavat Celsius-asteikkoa ja ordinaatit voivat edustaa joko lämpötilaa celsiusasteina tai lämpötilaa Fahrenheit-asteina:
Esitämme nyt Celsius-asteikon tässä kaaviossa. Aseta vain kaksi pistettä ja vedä niiden väliin suora viiva. Jokainen piste sijoitetaan leikkaamalla X-akselin lämpötila sen vastaavan lämpötilan kanssa Y-akselilla. Tässä tapauksessa, koska Celsius-asteikko piirretään, kaikki X:n arvot ovat yhtä suuret kuin Y-akselin arvot . Yksi piste voi olla ( 0;0) ja toinen voi olla (100;100)
Nyt teemme samoin piirtääksemme Fahrenheit-asteikon. Edellä mainitut asiat muistaen, 0 ºC (veden jäätymispiste) vastaa 32 ºF ja 100 ºC (veden kiehumispiste) 212 ºF. Piirrämme nämä kaksi pistettä ja piirrämme viivan.
Kun tämä on tehty, piste, jossa molemmat viivat leikkaavat tai leikkaavat, on lämpötila, jossa molemmilla asteikoilla on sama arvo. Kuten kuvasta näkyy, molemmat suorat leikkaavat pisteessä (-40;-40), eli – 40 ºC = – 40 ºF .
Tämä sama prosessi voidaan suorittaa mille tahansa lämpötila-asteikkoparille, mutta sillä on rajoitus. Kun lämpötila on Celsius- ja Kelvin-asteikko, yksikkökoko molemmilla asteikoilla on sama, joten molemmat kuvaajat ovat yhdensuuntaisia eivätkä koskaan leikkaa. Sama pätee Fahrenheit-asteikkoon ja Rankinen asteikkoon.
Viitteet
Mittaustulosten matemaattinen käsittely . (n.d.). Haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
mittaukset . (2020, 30. lokakuuta). Haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
Encyclopaedia Britannican toimittajat. (2018, 25. lokakuuta). Fahrenheitin lämpötila-asteikko | Määritelmä, kaava ja tosiasiat . Haettu osoitteesta https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
