Tabla de Contenidos
La température est une variable qui intervient dans presque tous les processus naturels. C’est l’une des variables les plus mesurées dans des domaines allant de la recherche scientifique à l’ingénierie et aux sciences spatiales. Cette propriété de la matière peut être exprimée en différentes unités, parmi lesquelles celles de l’échelle Fahrenheit et de l’échelle Kelvin. La première est l’échelle la plus largement utilisée en ingénierie et dans des pays comme les États-Unis et l’Angleterre, où le système d’unités impériales est encore utilisé.
D’autre part, la température absolue en Kelvin est essentielle dans de nombreuses branches de la physique et de la chimie, notamment en ce qui concerne les calculs avec les gaz parfaits et la thermodynamique. Pour cette raison, savoir comment convertir Fahrenheit (°F) en Kelvin (K) est une compétence très utile, et cet article vous apprend à le faire de différentes manières.
Mais avant d’apprendre à convertir ces deux importantes unités de température, il est nécessaire d’avoir une idée de ce que sont les deux échelles.
Échelle Fahrenheit
L’échelle Fahrenheit est une échelle relative de température. Cela signifie que toutes les températures exprimées sur cette échelle indiquent uniquement si une température est inférieure ou supérieure à une température de référence, mais n’indiquent pas réellement la température d’un point particulier.
Comme toute échelle de température relative, l’échelle Fahrenheit a été établie à l’aide de deux points de référence : une basse température qui représenterait le « zéro » de l’échelle, et une seconde température qui définit la taille de chaque degré ou unité.
Par rapport au 0 de l’échelle, de nombreux chercheurs semblent s’accorder sur le fait que Fahrenheit a décidé d’établir comme zéro de son échelle la température la plus basse qu’il pouvait enregistrer, afin d’éviter l’existence de températures négatives. Cela correspondait à un mélange d’eau, de glace et de chlorure d’ammonium. Ce mélange a la particularité d’atteindre une température d’équilibre assez stable et assez basse, c’est pourquoi Fahrenheit a attribué zéro sur son échelle à ce stade.
Le point de référence suivant, selon certains auteurs, était le point de congélation de l’eau, auquel il attribuait une température de 32 °F afin de diviser l’échelle entre 0 et 32 en 4 groupes de 8 unités chacun, ce qui est très commun dans le système d’unités impériales. En utilisant cette échelle, la température d’ébullition normale de l’eau se situe à 212 °F.
L’échelle de température absolue et le Kelvin (K)
Contrairement à l’échelle Fahrenheit, l’ échelle Kelvin est une échelle de température absolue , qui ne dépend d’aucun point de référence. Zéro sur l’échelle Kelvin indique en fait l’absence d’énergie thermique dans un corps. Il a été créé par William Thompson (également connu sous le nom de Lord Kelvin, d’où son nom) en 1848, qui a attribué à chaque unité de son échelle la même taille que le degré sur l’échelle Celsius. Cela rend la conversion de Kelvin en Celsius beaucoup plus facile, mais rend la conversion de Fahrenheit en Kelvin un peu moins facile.
Il convient de noter que l’unité de température sur l’échelle Kelvin est appelée Kelvin et son symbole est K ; Il ne s’appelle pas un degré Kelvin ni son symbole °K. C’est précisément parce qu’il s’agit d’une échelle absolue et non relative. Par exemple, 273 K se lit deux cent soixante-treize Kelvin et non deux cent soixante-treize « degrés » Kelvin.
Formule pour convertir les degrés Fahrenheit en Kelvin
La transformation de Fahrenheit en Kelvin se fait généralement indirectement, en passant d’abord en Celsius puis en Kelvin. Cependant, nous présentons ici un moyen plus rapide et plus direct qui vous permet de sauter une étape.
En utilisant les températures de référence indiquées ci-dessus et sachant que le point de congélation de l’eau est à une température de 273,15 K (correspondant à 32 °F) et que le point d’ébullition est à 373,15 K (correspondant à 212 °F), on peut en déduire que chaque unité Kelvin est égale à 1,8 ou 9/5 de degré Fahrenheit. Ces observations sont résumées dans la formule suivante pour convertir Fahrenheit en Kelvin :
Cette formule est très simple, mais elle peut encore être simplifiée en divisant 9 par 5 pour obtenir un nombre décimal au dénominateur. Dans ce cas, l’équation reste :
Dans les deux formules, °F représente la température en Fahrenheit (celle que nous voulons convertir) et K représente la température sur l’échelle Kelvin (celle que nous voulons déterminer).
Ainsi, la conversion de °F en K est un processus simple en deux étapes :
Étape 1 : Ajouter la température en Fahrenheit avec 459,67
Étape 2 : Le résultat de la somme est divisé par 1,8
Exemples de conversion Fahrenheit en Kelvin
Exemple 1:
Vous voulez transformer la température corporelle moyenne, qui est de 98,6 °F, en Kelvin.
Étape 1 : Remplacez 98,6 où °F apparaît dans la formule.
Etape 2 : l’addition est faite au numérateur, puis le résultat est divisé par 1,8 et enfin l’unité (K) est placée.
Enfin, 98,6 °F équivaut à 310,15 K.
Exemple 2 :
Maintenant, supposons que nous voulions convertir 0 Fahrenheit en K. Comme précédemment, nous commençons par intégrer cette température dans la formule :
Et les deux opérations sont réalisées :
Enfin, 0 °F équivaut à 255,37 K.
Conversion inverse, de Kelvin à Fahrenheit
Le processus inverse est tout aussi simple. Pour obtenir la formule permettant de transformer les degrés Fahrenheit en Kelvin, tout ce que vous avez à faire est d’effacer ou de résoudre l’équation pour °F. Le résultat est:
Vous pouvez également éviter d’utiliser la fraction de la même manière qu’auparavant. Le résultat est:
conseil d’expert
Lors de l’utilisation de ces formules, il n’est pas conseillé d’inclure des unités lors du remplacement des valeurs, car cela peut créer une confusion avec les deux températures. Ils ne doivent être placés qu’une fois la conversion terminée.
Les références
Brown, T. (2021). Chimie: The Central Science (11e éd.). Londres, Angleterre : Pearson Education.
Le traitement mathématique des résultats de mesure. (s.d.). Extrait de https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
Les mesures. (2020, 30 octobre). Extrait de https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
Les rédacteurs de l’Encyclopaedia Britannica. (2018, 25 octobre). Échelle de température Fahrenheit | Définition, formule et faits. Extrait de https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
