Tabla de Contenidos
A Celsius-fok Kelvinre konvertálásának ismerete elengedhetetlen minden kémia, fizika vagy biológia hallgató számára, mivel a hőmérséklet olyan változó, amely gyakorlatilag minden természeti jelenségbe beleavatkozik. Ez az átalakítás nagyon egyszerű, mivel mindkét skála csak a skála nulla pozíciójában tér el. Azonban könnyebb megérteni és mindenekelőtt megjegyezni, ha megérti, honnan származik és hogyan használják őket.
Celsius-skála (°C)
Ez egy hőmérsékletskála, amelyet Anders Celsius svéd csillagász talált fel 1742-ben. Ezt a skálát a víz tengerszinti fagyáspontja és forráspontja alapján állapítják meg. A víz fagyáspontja az a referenciapont, amelyhez a 0 °C-os hőmérsékletet , míg a forrásponthoz a 100 °C-os hőmérsékletet rendelték , ezért nevezték eredetileg Celsius-hőmérséklet-skálának. közhasználatban ma is kitart.
A Celsius-skála egy relatív hőmérsékleti skála. Ez azt jelenti, hogy nem egy test abszolút hőmérsékletét méri, hanem csak azt fejezi ki, hogy a hőmérséklete mennyivel magasabb vagy alacsonyabb a referenciahőmérséklethez, jelen esetben a víz olvadáspontjához vagy fagyáspontjához képest. A második referencia-hőmérséklet a Celsius-fok „méretének” meghatározására szolgál.
A Kelvin és az abszolút hőmérsékleti skála (K)
A Celsius- vagy Celsius-skálával ellentétben a Kelvin-skála egy abszolút hőmérsékleti skála , mivel nem függ semmilyen referenciaponttól. A Kelvin-skála nulla valójában azt jelzi, hogy a testben nincs hőenergia. Vagyis a Kelvin-skála 0-ja a hőmérséklet abszolút nullája, alatta nem lehet hőmérséklet. William Thompson (egyéb kortársa, Lord Kelvin) alapította 1848-ban, aki skáláján minden mértékegységet a Celsius-skála fokával azonos méretű. Ez sokkal könnyebbé teszi a Celsius-fokozatból Kelvinre való átváltást, mivel a két skála között az egyetlen különbség az abszolút nulla helye, ami -273,15 °C-nak felel meg.
Megjegyzendő, hogy a Kelvin-skála mértékegységét Kelvinnek hívják, szimbóluma pedig K ; nem nevezik Kelvin-foknak, és nem viseli a fok szimbólumot (°). 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 Celsius-fok Kelvinre konvertálására
A Celsius-fok Kelvinre való átalakításához csak a hőmérsékletet kell Celsius-fokban megadni, és hozzáadni 273,15-öt. Általában ezt írják:
Ezzel a képlettel a °C a hőmérsékletet Celsius-fokban (az átváltani kívánt értékben), nem pedig Celsius-fokban jelenti, és az eredmény közvetlenül Kelvinben van megadva. Az egyenletben szereplő változók és a hőmérséklet mértékegységei közötti összetéveszthetőség elkerülése érdekében célszerű nem az átváltáskor a mértékegységeket, hanem csak a számértéket elhelyezni. A művelet végrehajtása után a Kelvin szimbólum (K) kerül elhelyezésre.
Példa:
Tegyük fel, hogy az emberi test átlagos hőmérsékletét, amely 37,00 °C, át akarjuk váltani Kelvin-re. Az első lépés az, hogy a képletben a °C helyett 37,00-at kell használni (mértékegységek nélkül a félreértés elkerülése érdekében). Ezután a művelet végrehajtásra kerül, és végül hozzáadódik a K:
A képlet helyesebb formája a Celsius-t Kelvinre konvertálni
A fenti képlet annak ellenére, hogy könnyen használható, gyakran zavart okoz, mivel az egységeket csak a végén lehet belefoglalni. Ennek elkerülése érdekében célszerű ugyanannak az egyenletnek egy helyesebb alakját használni. Sok fizikával és termodinamikával foglalkozó könyvben az abszolút hőmérsékletet a T betű, míg a Celsius-fokban kifejezett relatív hőmérsékletet a görög θ betűvel ( théta , ami a görög ábécében t) jelöli . Tehát az előző képlet a következő:
Ebben az esetben a K és a °C a Kelvin és a Celsius-fok mértékegységeit jelenti, míg a T és θ a megfelelő mértékegységekben a hőmérsékletet jelenti. Ahhoz, hogy megkapjuk a hőmérsékletet Kelvinben (azaz T-ben), csak T-t kell megoldani úgy, hogy az egyenlet mindkét oldalát megszorozzuk K-val.
Példa:
Tegyük fel, hogy az argon forráspontját, amely -185,8 °C, Kelvinre akarja alakítani. Ebben az esetben θ = -185,8 °C, és tudni szeretné T értékét. Tehát csak θ-t kell bedugnia a képletbe, és meg kell oldania T-re:
Fontos megjegyezni, hogy a jobb oldalon az első tagban lévő egységek érvénytelenítenek, így a kapott számot hozzáadhatjuk 273,15-höz. Most, a T törlésével, amely a hőmérséklet Kelvinben (amit akarunk), megkapjuk:
Nyomok a Celsius-fok Kelvinre konvertálásához
Mértékegység-átalakításkor fontos ellenőrizni, hogy az eredmény értelmes-e, mert még a legtapasztaltabb mérnökök is hibázhatnak, még akkor is, ha ilyen egyszerű képleteket használnak. A Celsius-fokozatból Kelvinbe és fordítva történő átváltásnál az egyik esetben 273,15-öt kell összeadni, a másikban pedig ki kell vonni, és nagyon gyakran elfelejtik, mikor kell az egyiket vagy a másikat megtenni. Annak érdekében, hogy az átalakítás mindig helyesen történjen, a következő két támpontot lehet figyelembe venni:
- A Kelvinben megadott hőmérsékletnek mindig magasabbnak kell lennie, mint a Celsius-fokban megadott hőmérséklet . Például, ha a 400 °C-ot Kelvinre transzformálva az eredmény 127 K-t ad, akkor az átalakítás hibás, mivel a Kelvinben mért hőmérséklet soha nem lehet alacsonyabb, mint a °C-ban mért hőmérséklet.
- A Kelvinben megadott hőmérséklet soha nem lehet negatív , mivel ez egy abszolút skála, és a minimális érték nulla (nincs mértékegység, csak nulla). Ha egy hőmérsékletet Kelvinre konvertálva az eredmény mondjuk -150 K, akkor az átalakítás hibás.
A fordított átalakítás Kelvinről Celsiusra
Ahhoz, hogy Kelvint Celsius-fokra konvertáljon, csak meg kell oldania a két egyenlet valamelyikét, amely magában foglalja a 273,15-öt a képlet mindkét oldaláról:
Vagy helyesebben,
Hogyan lehet átváltani a Celsius-t más mértékegységekre
A Celsius-fokban megadott hőmérséklet bármely más hőmérsékleti skálára konvertálható, legyen az relatív vagy abszolút. Például átválthatja a Celsius-fokat Fahrenheit-re (ami egy relatív skála), vagy átválthatja a Celsius-fokat Rankine-ra (ami egy abszolút skála).
Források
- Atkins, P. és dePaula, J. (2008). Fizikai kémia . (8. kiadás). Panamerican Medical Editorial.
