Tabla de Contenidos
A Kelvin Celsius-fokozatra konvertálásának ismerete ugyanolyan fontos, mint a fordított átalakítás. Az anyag számos fizikai-kémiai tulajdonságáról számolnak be különböző hőmérsékleteken, és ezeket általában Kelvinben fejezik ki. A legtöbb ember azonban könnyebben kezeli a hőmérsékletet Celsius-fokozatban, ezért a Kelvin Celsius-fokozatra való konvertálása sokaknak napi rendszerességgel szükséges.
Ez az átalakítás nagyon egyszerű, mivel mindkét skála csak a 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 hozzá, ezért is nevezték eredetileg Celsius-skálának.
A Celsius-skála egy relatív hőmérsékleti skála. Ez azt jelenti, hogy nem egy test abszolút hőmérsékletét méri, hanem csak azt fejezi ki, ha a hőmérséklet magasabb vagy alacsonyabb, mint egy referenciahőmérséklet, jelen esetben a víz olvadáspontja vagy fagyáspontja.
Más szóval, minden Celsius-fokban mért hőmérséklet azt jelzi, hogy egy test mennyivel melegebb vagy hidegebb a víz olvadáspontjához képest. Mivel vannak az említett olvadáspontnál alacsonyabb hőmérsékletek, előfordulhatnak negatív hőmérsékletek ezen a skálán. A második referencia-hőmérséklet a Celsius-fok „méretének” meghatározására szolgál.
Az abszolút hőmérsékleti skála és a Kelvin (K)
A Celsius- vagy Celsius-skálával ellentétben a Kelvin-skála egy abszolút hőmérséklet-skála , amely nem függ semmilyen referenciaponttól. A Kelvin-skála nulla valójában azt jelzi, hogy a testben nincs hőenergia. William Thompson (a kortársáról, Lord Kelvinről is ismert, innen a neve) készítette 1848-ban, aki a skáláján minden mértékegységet a Celsius-skála fokával azonos méretű. Ez sokkal könnyebbé teszi a Kelvin-ről Celsiusra való átváltást, mivel a két skála között csak az abszolút nulla helye a különbség, ami -273,15 °C-nak felel meg.
Megjegyzendő, hogy a Kelvin-skála mértékegységét Kelvinnek hívják, szimbóluma pedig K ; Nem nevezik „Kelvin-foknak”, és a szimbóluma sem „°K”. Pontosan azért, mert ez egy abszolút és nem egy relatív skála. Például a 273 K értéke kétszázhetvenhárom Kelvin, és nem „kétszázhetvenhárom Kelvin-fok”.
Képlet a Kelvin Celsius-fokra konvertálására
A Kelvin Celsius-fokra való átalakításához csak a hőmérsékletet kell venni Kelvinben, és ki kell vonni a 273,15-öt. Általában ezt írják:
Ennek a képletnek a használatakor a °C a hőmérsékletet jelöli Celsius-fokban (a kívánt értéket), és nem a Celsius-fok mértékegységét. A művelet eredménye közvetlenül megadja °C-ban. Az egyenletben szereplő változók és a hőmérsékleti mértékegységek összetévesztésének elkerülése érdekében célszerű nem a mértékegységeket elhelyezni az átalakításkor, hanem csak a számértéket. A művelet végrehajtása után megjelenik a Celsius fok (°C) szimbólum.
Példa:
Tegyük fel, hogy egy adattáblázatban az szerepel, hogy a fa pirolízise 580 K-nál kezdődik, és szeretné tudni, hogy ez minek felel meg Celsius-fokban. Az első lépés az , hogy a képletben a K helyére 580-at kell behelyettesíteni (mértékegységek nélkül, hogy elkerüljük a félreértést). Ezután végrehajtjuk a műveletet, végül hozzáadjuk a °C-ot:
MEGJEGYZÉS: A fenti példában a végeredmény egyesekre kerekítve (307 000 306,85 000 helyett) a jelentős számokra vonatkozó szabályok miatt. Ezek megállapítják, hogy az összeadás és a kivonás mellett az eredményt az összes szám közül a legkisebb közös számjegyre kerekítik, jelen esetben az egységekre.
A képlet helyesebb formája a Kelvin Celsius-fokozatra való átszámítására
A fenti képlet annak ellenére, hogy könnyen használható, gyakran zavart okoz, mivel az egységeket nem lehet belefoglalni, hacsak nem a végén vannak. 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 K és °C a Kelvin és Celsius-fok mértékegységeit jelenti, míg T és θ a hőmérsékletet a megfelelő mértékegységekkel. Ahhoz, hogy megkapjuk a hőmérsékletet Celsius-fokban (azaz θ-ban), csak θ-t kell megoldani úgy, hogy az egyenlet mindkét oldalát megszorozzuk °C-kal.
Példa:
Tegyük fel, hogy az oxigén forráspontját, amely 90,18 K, Celsius-fokra vagy Celsius-fokra kívánja átalakítani. Ebben az esetben azt kapjuk, hogy T = 90,18 K és θ-t kérünk. Tehát csak be kell dugni T-t a képletbe, és megoldani a θ-t:
Tehát megoldva θ-t, ami a hőmérséklet Celsius-fokban (a kívánt érték):
Fordított konverzió, Celsiusról Kelvinre
A Celsius-fokozatból Kelvinre konvertálásához csak meg kell oldania a két egyenlet valamelyikét, ami azt jelenti, hogy a képlet mindkét oldalához hozzá kell adni 273,15-öt:
Vagy helyesebben,
A Kelvin átváltása más mértékegységekre
A Kelvinben kifejezett abszolút hőmérséklet átváltható bármely más hőmérsékleti skálára, legyen az relatív vagy abszolút. Például átválthatja a Kelvint Fahrenheitre (ami egy relatív skála), vagy konvertálhatja a Kelvint Rankine-re (ami egy abszolút skála).
ellenőrző rendszerek
Valahányszor egységkonverziót hajtanak végre, fontos ellenőrizni, hogy az eredmény értelmes-e, mivel mindig lehet tévedni, még akkor is, ha olyan egyszerű képleteket használ, mint az ábrán látható. Kelvinről Celsiusra és fordítva, az egyik esetben 273,15-öt kell kivonni, a másikban pedig össze kell adni, és nagyon könnyen elfelejthető, hogy mikor kell az egyiket vagy a másikat megtenni. Annak érdekében, hogy az átalakítás mindig helyesen történjen, a következő két tippet lehet figyelembe venni:
- A Kelvinben megadott hőmérsékletnek mindig magasabbnak kell lennie, mint a Celsius-fokban megadott hőmérséklet . Például, ha 400 K-t Celsius-fokra transzformálva 673 °C-ot kapunk, 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). Másrészt minden 273,15 K-nél alacsonyabb hőmérséklet °C-ra alakítva negatív értékeket ad.
