Tabla de Contenidos
A hőmérséklet szinte minden természetes folyamatba beavatkozó változó. Ez az egyik leginkább mért változó a tudományos kutatástól a mérnöki és űrtudományig terjedő területeken. Az anyagnak ez a tulajdonsága különböző mértékegységekben fejezhető ki, köztük a Fahrenheit-skála és a Kelvin-skála. Az első a legszélesebb körben használt skála a mérnöki szakmában és olyan országokban, mint az Egyesült Államok és Anglia, ahol még mindig a birodalmi mértékegységrendszert használják.
Másrészt a Kelvinben kifejezett abszolút hőmérséklet elengedhetetlen a fizika és a kémia számos ágában, különös tekintettel az ideális gázokkal és a termodinamikával végzett számításokhoz. Emiatt a Fahrenheit (°F) Kelvinre (K) való konvertálásának ismerete nagyon hasznos készség, és ez a cikk megtanítja, hogyan teheti ezt meg különböző módokon.
De mielőtt megtanulná, hogyan kell átalakítani ezt a két fontos hőmérsékleti egységet, el kell képzelnie, hogy mi is a két skála.
Fahrenheit skála
A Fahrenheit-skála a hőmérséklet relatív skálája. Ez azt jelenti, hogy az ezen a skálán kifejezett összes hőmérséklet csak azt jelzi, hogy egy hőmérséklet alacsonyabb vagy magasabb, mint egy referenciahőmérséklet, de valójában nem jelzi egy adott pont hőmérsékletét.
Mint minden relatív hőmérsékleti skála, a Fahrenheit-skála is két referenciapont felhasználásával jött létre: egy alacsony hőmérséklet, amely a skála „nulla” pontja, és egy második hőmérséklet, amely meghatározza az egyes fokok vagy mértékegységek méretét.
A skála 0-jával kapcsolatban úgy tűnik, sok kutató egyetért abban, hogy a Fahrenheit úgy döntött, hogy a skála nullájaként azt a legalacsonyabb hőmérsékletet határozza meg, amelyet regisztrálni tudott, hogy elkerülje a negatív hőmérsékletek létezését. Ez víz, jég és ammónium-klorid keverékének felelt meg. Ennek a keveréknek az a sajátossága, hogy egészen stabil és meglehetősen alacsony egyensúlyi hőmérsékletet ér el, ezért a Fahrenheit ezen a ponton nullát rendelt a skálán.
A következő hivatkozási pont egyes szerzők szerint a víz fagyáspontja volt, amelyhez 32 °F hőmérsékletet rendelt, hogy a skálát 0 és 32 között 4, egyenként 8 egységnyi csoportra ossza fel, ami nagyon gyakori a birodalmi egységrendszerben. Ezzel a skálával a víz normál forráspontja 212 °F-on történik.
Az abszolút hőmérsékleti skála és a Kelvin (K)
A Fahrenheit-skálával ellentétben a Kelvin-skála egy abszolút hőmérsékleti skála , amely nem függ semmilyen referenciaponttól. A Kelvin-skála nulla valójában azt jelzi, hogy a testben nincs hőenergia. William Thompson (más néven Lord Kelvin, innen a név) alkotta meg 1848-ban, aki skáláján minden mértékegységet a Celsius-skála fokával megegyező méretűre rendelt. Ez sokkal könnyebbé teszi a Kelvin-ről Celsius-fokozatra való konvertálást, de egy kicsit kevésbé egyszerűvé teszi a Fahrenheit-ről Kelvin-re való konvertálást.
Megjegyzendő, hogy a Kelvin-skála hőmérsékleti mértékegységét Kelvinnek hívják, szimbóluma pedig K ; Nem nevezik Kelvin-foknak, és nem a szimbóluma sem °K. Pontosan azért, mert ez egy abszolút és nem egy relatív skála. Például a 273 K értéke kétszázhetvenhárom Kelvin, nem pedig kétszázhetvenhárom Kelvin-fok.
Képlet a Fahrenheit fokok Kelvinre konvertálására
A Fahrenheitről Kelvinre való átalakítás általában közvetett módon történik, először Celsius-ra, majd Kelvinre. Itt azonban bemutatunk egy gyorsabb és közvetlenebb módot, amely lehetővé teszi egy lépés kihagyását.
A fent bemutatott referencia-hőmérsékleteket felhasználva, és annak ismeretében, hogy a víz fagyáspontja 273,15 K (ez 32 °F-nak felel meg), forráspontja pedig 373,15 K (212 °F-nak felel meg), arra következtethetünk, hogy minden Kelvin mértékegység egyenlő 1,8 vagy 9/5 Fahrenheit-fokkal. Ezeket a megfigyeléseket a következő képlet foglalja össze a Fahrenheit Kelvinre konvertálására:
Ez a képlet nagyon egyszerű, de tovább egyszerűsíthető, ha elosztjuk 9-et 5-tel, így a nevezőben tizedes számot kapunk. Ebben az esetben az egyenlet marad:
Mindkét képletben a °F a Fahrenheitben kifejezett hőmérsékletet (azt, amelyet át akarunk alakítani), K pedig a Kelvin-skála hőmérsékletét (amelyet meg akarunk határozni).
Tehát a °F átalakítása K-re egy egyszerű, kétlépéses folyamat:
1. lépés: Adja hozzá a hőmérsékletet Fahrenheitben 459,67-tel
2. lépés: Az összeg eredményét elosztjuk 1,8-cal
Fahrenheit-Kelvin konverziós példák
1. példa:
Átalakítani szeretné az átlagos testhőmérsékletet, amely 98,6 °F, Kelvinre.
1. lépés: Helyettesítse a 98,6-ot, ahol °F jelenik meg a képletben.
2. lépés: a számlálóban megtörténik az összeadás, majd az eredményt elosztjuk 1,8-cal, végül a mértékegységet (K) helyezzük el.
Végül a 98,6 °F 310,15 K-nek felel meg.
2. példa:
Most tegyük fel, hogy a 0 Fahrenheitet K-ra szeretnénk konvertálni. Ahogy korábban, most is beillesztjük ezt a hőmérsékletet a képletbe:
És a két műveletet végrehajtják:
Végül a 0 °F 255,37 K-nek felel meg.
Fordított konverzió, Kelvinről Fahrenheitre
A fordított folyamat ugyanolyan egyszerű. Ahhoz, hogy a képletet a Fahrenheit-fokot Kelvinre alakítsa át, mindössze annyit kell tennie, hogy tisztázza vagy megoldja a °F egyenletet. Az eredmény:
A tört korábbihoz hasonló felhasználását is elkerülheti. Az eredmény:
szakértői tipp
Ezen képletek használatakor nem célszerű mértékegységeket megadni az értékek helyettesítésekor, mert ez összetévesztheti a két hőmérsékletet. Ezeket csak az átalakítás befejezése után szabad elhelyezni.
Hivatkozások
Brown, T. (2021). Kémia: A központi tudomány (11. kiadás). London, Anglia: Pearson Education.
A mérési eredmények matematikai kezelése. (n.d.). Letöltve: https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
Az intézkedések. (2020. október 30.). Letöltve: https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői. (2018. október 25.). Fahrenheit hőmérsékleti skála | Meghatározás, képlet és tények. Letöltve: https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
