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La temperatura è una variabile che interviene in quasi tutti i processi naturali. È una delle variabili più misurate in campi che vanno dalla ricerca scientifica all’ingegneria e alle scienze spaziali. Questa proprietà della materia può essere espressa in diverse unità, tra cui quelle della scala Fahrenheit e della scala Kelvin. La prima è la scala più utilizzata in ingegneria e in paesi come gli Stati Uniti e l’Inghilterra, dove è ancora utilizzato il sistema di unità imperiale.
D’altra parte, la temperatura assoluta in Kelvin è essenziale in molti rami della fisica e della chimica, soprattutto per quanto riguarda i calcoli con i gas ideali e la termodinamica. Per questo motivo, sapere come convertire Fahrenheit (°F) in Kelvin (K) è un’abilità molto utile, e questo articolo ti insegna come farlo in diversi modi.
Ma prima di imparare a convertire queste due importanti unità di temperatura, è necessario avere un’idea di cosa siano entrambe le scale.
Scala Fahrenheit
La scala Fahrenheit è una scala relativa della temperatura. Ciò significa che tutte le temperature espresse su questa scala indicano solo se una temperatura è inferiore o superiore a una temperatura di riferimento, ma non indicano effettivamente la temperatura di un punto particolare.
Come ogni scala di temperatura relativa, la scala Fahrenheit è stata stabilita utilizzando due punti di riferimento: una temperatura bassa che rappresenterebbe lo “zero” della scala e una seconda temperatura che definisce la dimensione di ogni grado o unità.
In relazione allo 0 della scala, molti ricercatori sembrano concordare sul fatto che Fahrenheit abbia deciso di stabilire come zero della sua scala la temperatura più bassa che potesse registrare, per evitare l’esistenza di temperature negative. Ciò corrispondeva a una miscela di acqua, ghiaccio e cloruro di ammonio. Questa miscela ha la particolarità di raggiungere una temperatura di equilibrio abbastanza stabile e piuttosto bassa, motivo per cui Fahrenheit ha assegnato zero sulla sua scala in questo punto.
Il punto di riferimento successivo, secondo alcuni autori, era il punto di congelamento dell’acqua, al quale assegnò una temperatura di 10 °C per suddividere la scala tra 0 e 32 in 4 gruppi di 8 unità ciascuno, cosa molto comune nel sistema di unità imperiali. Usando questa scala, la normale temperatura di ebollizione dell’acqua è di 212°F.
La scala della temperatura assoluta e il Kelvin (K)
A differenza della scala Fahrenheit, la scala Kelvin è una scala di temperatura assoluta , che non dipende da alcun punto di riferimento. Lo zero sulla scala Kelvin indica in realtà l’assenza di energia termica in un corpo. Fu creato da William Thompson (noto anche come Lord Kelvin, da cui il nome) nel 1848, che assegnò a ciascuna unità della sua scala la stessa dimensione del grado sulla scala Celsius. Questo rende la conversione da Kelvin a Celsius molto più semplice, ma rende un po’ meno facile la conversione da Fahrenheit a Kelvin.
Si noti che l’unità di temperatura sulla scala Kelvin si chiama Kelvin e il suo simbolo è K ; Non si chiama grado Kelvin né il suo simbolo è °K. Proprio perché si tratta di una scala assoluta e non relativa. Ad esempio, 273 K si legge duecentosettantatre Kelvin e non duecentosettantatre “gradi” Kelvin.
Formula per convertire i gradi Fahrenheit in Kelvin
La trasformazione da Fahrenheit a Kelvin avviene solitamente indirettamente, trasformandosi prima in Celsius e poi in Kelvin. Tuttavia, qui presentiamo un modo più rapido e diretto che ti consente di saltare un passaggio.
Utilizzando le temperature di riferimento sopra riportate e sapendo che il punto di congelamento dell’acqua è alla temperatura di 273,15 K (corrispondenti a 32 °F) e che il punto di ebollizione è a 373,15 K (corrispondenti a 212 °F), si deduce che ogni unità Kelvin è pari a 1,8 o 9/5 di grado Fahrenheit. Queste osservazioni sono riassunte nella seguente formula per convertire Fahrenheit in Kelvin:
Questa formula è molto semplice, ma può essere ulteriormente semplificata dividendo 9 per 5 per ottenere un numero decimale al denominatore. In tal caso, l’equazione rimane:
In entrambe le formule, °F rappresenta la temperatura in Fahrenheit (quella che vogliamo convertire) e K rappresenta la temperatura sulla scala Kelvin (quella che vogliamo determinare).
Quindi la conversione di °F in K è un semplice processo in due fasi:
Passaggio 1: aggiungi la temperatura in gradi Fahrenheit con 459,67
Passaggio 2: il risultato della somma viene diviso per 1,8
Esempi di conversione da Fahrenheit a Kelvin
Esempio 1:
Vuoi trasformare la temperatura corporea media, che è di 98,6 °F, in Kelvin.
Passaggio 1: sostituire 98,6 dove °F appare nella formula.
Passo 2: si fa l’addizione al numeratore, poi si divide il risultato per 1,8 e infine si mette l’unità (K).
Infine, 98,6°F equivale a 310,15 K.
Esempio 2:
Supponiamo ora di voler convertire 0 Fahrenheit in K. Come prima, iniziamo inserendo questa temperatura nella formula:
E le due operazioni vengono eseguite:
Infine, 0 °F equivale a 255,37 K.
Conversione inversa, da Kelvin a Fahrenheit
Il processo inverso è altrettanto semplice. Per ottenere la formula per trasformare i gradi Fahrenheit in Kelvin, tutto ciò che devi fare è cancellare o risolvere l’equazione per °F. Il risultato è:
Puoi anche evitare di usare la frazione in modo simile a prima. Il risultato è:
consiglio esperto
Quando si utilizzano queste formule, non è consigliabile includere le unità quando si sostituiscono i valori, in quanto può creare confusione con le due temperature. Dovrebbero essere posizionati solo dopo che la conversione è stata completata.
Riferimenti
Marrone, T. (2021). Chimica: The Central Science (11a ed.). Londra, Inghilterra: Pearson Education.
Il trattamento matematico dei risultati della misurazione. (nd). Estratto da https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
Le misure. (2020, 30 ottobre). Estratto da https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
Gli editori dell’Enciclopedia Britannica. (2018, 25 ottobre). Scala di temperatura Fahrenheit | Definizione, formula e fatti. Estratto da https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
