La temperatura in cui Fahrenheit e Celsius sono uguali

Le due scale di temperatura più comunemente utilizzate sono la scala Celsius, nota anche come scala Centigradi , e la scala Fahrenheit . Il primo è utilizzato nella maggior parte del mondo, specialmente in quei paesi che hanno adottato il sistema internazionale di unità di misura. È anche, insieme alla scala Kelvin o alla scala assoluta , la scala della temperatura utilizzata ovunque nella scienza. Il secondo, invece, è utilizzato principalmente in quei paesi che utilizzano ancora il sistema di unità imperiale.

Ci sono differenze fondamentali per quanto riguarda il modo in cui queste due scale sono definite; tuttavia, le differenze nelle dimensioni dei gradi Fahrenheit e dei gradi Celsius indicano che esiste una temperatura alla quale entrambe le scale segnano lo stesso numero.

Vediamo prima come sono definite entrambe le scale per facilitarne la comprensione.

Scala Celsius

La scala Celsius è una scala di temperatura relativa in cui tutte le temperature sono impostate rispetto al punto di congelamento dell’acqua pura a pressione standard . Ciò significa che temperature positive sulla scala Celsius corrispondono a temperature superiori al punto di fusione (o congelamento) dell’acqua, mentre temperature negative corrispondono a temperature inferiori a tale punto di riferimento.

La dimensione del grado Celsius o grado centigrado (ºC) è determinata dalla differenza di temperatura tra il punto di congelamento e il punto di ebollizione dell’acqua, a cui è stato assegnato il valore di 100 ºC. Questo è il motivo per cui è chiamata scala centigrada.

Scala Fahrenheit

D’altra parte, la scala Fahrenheit, talvolta scritta in modo errato come Fahrenheit, utilizza diversi punti di riferimento, nonché un modo diverso di dividere gli intervalli di temperatura. Ci sono diverse versioni, ma tutte sembrano concordare sul fatto che Fahrenheit abbia deciso di impostare la temperatura più bassa che potesse registrare come zero della sua scala, per evitare temperature negative. Per fare questo, ha usato 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 le è stato assegnato lo zero sulla scala.

Alcuni dicono che la successiva temperatura di riferimento fosse quella del proprio corpo quando soffriva di una leggera febbre. Altri indicano che usò il punto di congelamento dell’acqua come seconda temperatura di riferimento, dividendo la scala in quattro gruppi di otto unità ciascuno per dare una temperatura di 32ºF per il punto di congelamento dell’acqua pura. Usando questa scala, l’acqua bollirebbe a 212ºF.

A quale temperatura coincidono le scale Celsius e Fahrenheit?

Determinare quando le scale di temperatura Fahrenheit e Celsius hanno lo stesso valore può essere fatto in due modi diversi:

1. Attraverso il metodo algebrico, utilizzando l’equazione di conversione di scala.
2. Attraverso il metodo grafico.

Determina l’intersezione delle scale Celsius e Fahrenheit con il metodo algebrico

L’equazione di conversione dalla scala Celsius alla scala Fahrenheit è molto semplice ed è presentata di seguito:

Nell’equazione precedente, ºF rappresenta la temperatura in gradi Fahrenheit e ºC rappresenta la stessa temperatura, ma sulla scala Celsius.

Per trovare la temperatura alla quale entrambe le scale concordano, basta stabilire la condizione che ºF = ºC = X . In altre parole, rendiamo uguali entrambe le temperature e definiamo X come il valore che stiamo cercando, per semplificare l’equazione.

Ora, l’equazione precedente rimane:

Basta risolvere questa equazione per X (in altre parole, risolvere per X):

La soluzione dell’equazione è X= – 40 , quindi la temperatura di – 40 ºC sarà uguale a – 40 ºF .

Questa soluzione è stata trovata utilizzando l’equazione di conversione da Celsius a Fahrenheit. Si noti che, poiché l’equazione di conversione da Fahrenheit a Celsius è la stessa equazione ma risolta per trovare ºC, allora quell’equazione avrebbe potuto essere utilizzata al posto della prima per ottenere esattamente lo stesso risultato (poiché, in realtà, sono i stessa equazione).

Determinazione grafica del punto in cui le scale Celsius e Fahrenheit hanno la stessa misura

Un modo alternativo per trovare il punto di accordo tra le due scale o la loro intersezione è tracciare entrambe le scale sullo stesso grafico e trovare il punto in cui concordano.

Questo può essere fatto in due modi diversi. Puoi tracciare la temperatura in Celsius e la temperatura in Fahrenheit in funzione della temperatura assoluta in Kelvin, nel qual caso l’intersezione sarebbe in Kelvin, oppure puoi tracciare la temperatura in Fahrenheit in funzione della temperatura in gradi Celsius, che è molto più facile.

La procedura consiste nel tracciare un sistema di coordinate in cui le ascisse corrispondono alla scala Celsius e le ordinate possono rappresentare la temperatura in Celsius o la temperatura in Fahrenheit:

Ora rappresentiamo la scala Celsius su questo grafico. Basta posizionare solo due punti e tracciare una linea retta tra di loro. Ogni punto viene localizzato incrociando la temperatura sull’asse X con la sua temperatura equivalente sull’asse Y. In questo caso, essendo tracciata la scala Celsius, tutti i valori in X saranno uguali ai valori in Y Un punto può essere ( 0;0) e un altro può essere (100;100)

Ora facciamo la stessa cosa per rappresentare graficamente la scala Fahrenheit. Ricordando quanto sopra, 0 ºC (il punto di congelamento dell’acqua) è equivalente a 32 ºF e 100 ºC (il punto di ebollizione dell’acqua) è equivalente a 212 ºF. Graficiamo questi due punti e tracciamo una linea.

Fatto ciò, il punto in cui entrambe le linee si incrociano o si intersecano è la temperatura alla quale entrambe le scale hanno lo stesso valore. Come si può vedere nella figura, entrambe le linee si intersecano nel punto (-40;-40), cioè – 40 ºC = – 40 ºF .

Questo stesso processo può essere eseguito per qualsiasi coppia di scale di temperatura, ma c’è una limitazione. Nel caso della temperatura in Celsius e in Kelvin, l’unità di misura su entrambe le scale è la stessa, quindi entrambi i grafici saranno paralleli e non si intersecheranno mai. Lo stesso vale per la scala Fahrenheit e la scala Rankine.

Riferimenti

Il trattamento matematico dei risultati di misura . (nd). Estratto da https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798

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