Kuinka muuntaa Celsius kelvineiksi

Celsius-asteiden muuntaminen kelvineiksi on välttämätöntä jokaiselle kemian, fysiikan tai biologian opiskelijalle, koska lämpötila on muuttuja, joka vaikuttaa käytännössä kaikkiin luonnonilmiöihin. Tämä muunnos on erittäin helppoa, koska molemmat asteikot eroavat toisistaan ​​vain asteikon nollan sijainnissa. Se on kuitenkin helpompi ymmärtää ja ennen kaikkea muistaa, jos ymmärrät, mistä molemmat vaa’at tulevat ja miten niitä käytetään.

Celsius-asteikko (°C)

Se on ruotsalaisen tähtitieteilijän Anders Celsiusin vuonna 1742 keksimä lämpötila-asteikko. Tämä asteikko määritetään veden jäätymis- ja kiehumispisteiden perusteella merenpinnan tasolla. Veden jäätymispiste on viitepiste, johon määritettiin lämpötila 0 °C , kun taas kiehumispisteeksi määritettiin lämpötila 100 °C , minkä vuoksi sitä kutsuttiin alun perin celsiuslämpötila-asteikoksi. , nimitys, joka edelleen kestää nykyään yleisessä käytössä.

Celsius-asteikko on suhteellinen lämpötila-asteikko. Tämä tarkoittaa, että se ei mittaa kappaleen absoluuttista lämpötilaa, vaan ilmaisee vain kuinka paljon korkeampi tai matalampi sen lämpötila on verrattuna vertailulämpötilaan, tässä tapauksessa veden sulamis- tai jäätymispisteeseen. Toista vertailulämpötilaa käytetään Celsius-asteen ”koon” määrittämiseen.

Kelvin ja absoluuttinen lämpötila-asteikko (K)

Toisin kuin celsius- tai celsiusasteikko, Kelvin-asteikko on absoluuttinen lämpötila-asteikko , koska se ei riipu mistään vertailupisteestä. Nolla Kelvin-asteikolla osoittaa itse asiassa lämpöenergian puuttumisen kehossa. Eli Kelvin-asteikon 0 on lämpötilan absoluuttinen nolla, sen alapuolella ei voi olla lämpötilaa. Sen perusti William Thompson (tunnetaan myös ikäisensä Lord Kelvin) vuonna 1848, ja hän määritti kullekin asteikonsa yksikölle saman koon kuin Celsius-asteikon asteen. Tämä tekee Celsius-asteista Kelvin-asteiksi muuntamisen paljon helpommaksi, koska ainoa ero näiden kahden asteikon välillä on absoluuttisen nollapisteen sijainti, joka vastaa -273,15 °C.

On huomattava, että Kelvin-asteikon yksikköä kutsutaan Kelviniksi ja sen symboli on K ; sitä ei kutsuta Kelvinin ”asteeksi” eikä siinä ole astesymbolia (°). Tämä johtuu juuri siitä, että se on absoluuttinen eikä suhteellinen asteikko. Esimerkiksi 273 K luetaan kaksisataa seitsemänkymmentäkolme Kelviniä eikä kahtasataa seitsemänkymmentäkolme ”astetta” Kelviniä.

Kaava celsiusasteiden muuntamiseksi Kelvineiksi

Celsius-asteiden muuttamiseksi Kelvineiksi tarvitsee vain ottaa lämpötila celsiusasteina ja lisätä 273,15. Yleensä kirjoitetaan:

Tämän kaavan avulla °C edustaa lämpötilaa Celsius-asteina (se, jonka haluat muuntaa) eikä Celsius-asteina, ja tulos on suoraan kelvineinä. Jotta vältetään sekaannukset yhtälössä esiintyvien muuttujien ja lämpötilayksiköiden välillä, on parempi, ettei yksiköitä sijoiteta muunnoshetkellä, vaan vain numeerinen arvo. Toimenpiteen suorittamisen jälkeen Kelvin-symboli (K) asetetaan paikalleen.

Esimerkki:

Oletetaan, että haluamme muuntaa ihmiskehon keskilämpötilan, joka on 37,00 °C, kelvineiksi. Ensimmäinen vaihe on korvata kaavassa °C arvolla 37,00 (ilman yksiköitä sekaannusten välttämiseksi). Sitten operaatio suoritetaan ja lopuksi lisätään K:

Oikeampi muoto kaavasta, jolla muunnetaan Celsius kelvineiksi

Yllä oleva kaava, vaikka se on helppokäyttöinen, aiheuttaa usein sekaannusta, koska yksiköitä ei voi sisällyttää paitsi lopussa. Tämän välttämiseksi on parempi käyttää saman yhtälön oikeampaa muotoa. Monissa fysiikan ja termodynamiikan kirjoissa absoluuttista lämpötilaa edustaa kirjain T, kun taas suhteellista lämpötilaa Celsius-asteina edustaa kreikkalainen kirjain θ ( theta , joka on t kreikkalaisissa aakkosissa). Eli edellinen kaava on:

Tässä tapauksessa K ja °C edustavat yksiköitä Kelvin ja Celsius-asteita, kun taas T ja θ edustavat lämpötiloja vastaavissa yksiköissä. Lämpötilan saamiseksi kelvineinä (eli T), on tarpeen ratkaista T vain kertomalla yhtälön molemmat puolet K:lla.

Esimerkki:

Oletetaan, että haluat muuttaa argonin kiehumispisteen, joka on -185,8 °C, kelvineiksi. Tässä tapauksessa sinulla on θ = -185,8 °C ja haluat tietää T:n arvon. Joten sinun tarvitsee vain liittää θ kaavaan ja ratkaista T:

On tärkeää huomata, että oikean puolen ensimmäisen termin yksiköt kumoavat, joten tuloksena oleva luku voidaan lisätä 273,15:een. Nyt tyhjentämällä T, joka on lämpötila kelvineinä (se, jonka haluamme), saamme:

Vihjeitä Celsius-asteiden muuttamiseksi Kelvineiksi

Aina kun yksikkömuunnoksia tehdään, on tärkeää tarkistaa, että tulos on järkevä, sillä kokeneinkin insinööri voi tehdä virheen, vaikka käytettäisiinkin näin yksinkertaisia ​​kaavoja. Kun kyseessä ovat muunnokset Celsius-asteista Kelvineiksi ja päinvastoin, toisessa tapauksessa sinun on lisättävä 273,15 ja toisessa vähennettävä, ja on hyvin yleistä, että unohtuu, milloin tehdä jompikumpi. Sen varmistamiseksi, että muunnos suoritetaan aina oikein, seuraavat kaksi vihjettä voidaan ottaa huomioon:

• Kelvinin lämpötilan on aina oltava korkeampi kuin lämpötila Celsius-asteina . Jos esimerkiksi muuttaessa 400 °C kelvineiksi tulos antaa 127 K, muunnos on väärä, koska lämpötila kelvineinä ei voi koskaan olla pienempi kuin lämpötila °C.
• Kelvinin lämpötila ei voi koskaan olla negatiivinen , koska se on absoluuttinen asteikko ja minimiarvo on nolla (ei yksiköitä, vain nolla). Jos, kun muunnat lämpötilan kelvineiksi, tulos on esimerkiksi -150 K, muunnos on väärä.

Käänteinen muunnos Kelvinistä Celsiukseksi

Muuntaaksesi Kelvinistä Celsius-asteiksi, sinun on vain ratkaistava jompikumpi kahdesta yhtälöstä, mikä edellyttää 273,15:n vähentämistä kaavan molemmilta puolilta:

Tai oikein,

Kuinka muuntaa Celsius muihin yksiköihin

Lämpötila Celsius-asteina voidaan muuntaa mille tahansa muulle lämpötila-asteikolle, oli se sitten suhteellinen tai absoluuttinen. Voit esimerkiksi muuntaa Celsius-asteet Fahrenheitiksi (joka on suhteellinen asteikko) tai voit muuntaa Celsius-asteet Rankine-asteiksi (joka on absoluuttinen asteikko).

Lähteet

• Atkins, P. & dePaula, J. (2008). Fysikaalinen kemia . (8. painos). Panamerican Medical Editorial.