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温度は、ほとんどすべての自然過程に介入する変数です。これは、科学研究から工学、宇宙科学に至るまで、さまざまな分野で最も測定されている変数の 1 つです。この物質の性質は、さまざまな単位で表すことができます。その中には、華氏スケールとケルビン スケールがあります。1 つ目は、工学分野で最も広く使用されている尺度であり、米国や英国などの単位系がまだ帝国単位で使用されている国でも使用されています。
一方、ケルビンの絶対温度は、特に理想気体と熱力学の計算に関して、物理学と化学の多くの分野で不可欠です。このため、華氏 (°F) をケルビン (K) に変換する方法を知ることは非常に役立つスキルであり、この記事ではさまざまな方法で変換する方法を説明します。
しかし、これら2つの重要な温度単位を変換する方法を学ぶ前に、両方のスケールが何であるかを理解する必要があります.
華氏スケール
華氏スケールは、温度の相対的なスケールです。つまり、このスケールで表されるすべての温度は、温度が参照温度よりも低いか高いかのみを示しており、特定のポイントの実際の温度を示しているわけではありません。
他の相対温度スケールと同様に、華氏スケールは 2 つの基準点を使用して確立されました。スケールの「ゼロ」を表す低温と、各度または単位のサイズを定義する 2 番目の温度です。
目盛りの0に関連して、多くの研究者は、華氏が負の温度の存在を避けるために、記録できる最低温度を目盛りの0として確立することを決定したことに同意しているようです. これは、水、氷、および塩化アンモニウムの混合物に相当します。この混合物には、非常に安定した非常に低い平衡温度に達するという特徴があります。これが、華氏がこの時点でそのスケールにゼロを割り当てた理由です.
一部の著者によると、次の基準点は水の凝固点であり、0 から 32 までのスケールをそれぞれ 8 単位の 4 つのグループに分割するために 32 °F の温度を割り当てました。帝国単位系で一般的です。このスケールを使用すると、水の通常の沸騰温度は 212°F になります。
絶対温度スケールとケルビン (K)
華氏スケールとは異なり、ケルビン スケールは絶対温度スケールであり、基準点に依存しません。ケルビン スケールのゼロは、実際には体内に熱エネルギーがないことを示します。これは、1848 年にウィリアム トンプソン (ケルビン卿としても知られるため、この名前が付けられました) によって作成されました。彼は、スケールの各単位に摂氏スケールの度と同じサイズを割り当てました。これにより、ケルビンから摂氏への変換がはるかに簡単になりますが、華氏からケルビンへの変換は少し難しくなります。
ケルビンスケールの温度単位は ケルビンと呼ばれ、その記号はKであることに注意してください。これはケルビン度とも呼ばれず、その記号 °K とも呼ばれません。これはまさに、相対尺度ではなく絶対尺度だからです。たとえば、273 K は 273 ケルビンであり、273 “度” ケルビンではありません。
華氏をケルビンに変換する式
華氏からケルビンへの変換は通常間接的に行われ、最初に摂氏に変換され、次にケルビンに変換されます。ただし、ここでは、ステップをスキップできる、より高速で直接的な方法を紹介します。
上記の参照温度を使用し、水の凝固点が 273.15 K (32 °F に相当) の温度であり、沸点が 373.15 K (212 °F に相当) であることを知っていると、次のように推測できます。各ケルビン単位は、華氏 1.8 または 9/5 に相当します。これらの観察結果は、華氏をケルビンに変換するための次の式にまとめられています。
この式は非常に単純ですが、9 を 5 で割って分母を 10 進数にすることで、さらに単純化できます。その場合、方程式は残ります。
両方の式で、°F は華氏 (変換したいもの) の温度を表し、K はケルビン スケール (決定したいもの) の温度を表します。
したがって、°F を K に変換するのは、単純な 2 段階のプロセスです。
ステップ 1:華氏で 459.67 の温度を追加します。
ステップ 2:合計の結果を 1.8 で割る
華氏からケルビンへの変換例
例 1:
平均体温である 98.6 °F をケルビンに変換します。
ステップ 1: 式の °F に 98.6 を代入します。
ステップ 2: 分子で加算が行われ、結果が 1.8 で除算され、最後に単位 (K) が配置されます。
最後に、98.6°F は 310.15 K に相当します。
例 2:
ここで、0 華氏を K に変換したいとします。前と同様に、この温度を式に代入することから始めます。
そして、次の 2 つの操作が実行されます。
最後に、0 °F は 255.37 K に相当します。
ケルビンから華氏への逆変換
逆のプロセスも同様に簡単です。華氏をケルビンに変換する式を取得するには、°F の方程式を明確にするか解くだけです。結果は次のとおりです。
また、以前と同様の方法で分数を使用しないようにすることもできます。結果は次のとおりです。
専門家のヒント
これらの式を使用する場合、値を置き換えるときに単位を含めることはお勧めできません。2 つの温度で混乱が生じる可能性があるためです。変換が完了した後にのみ配置する必要があります。
参考文献
ブラウン、T. (2021)。化学：中央科学（第11版）。ロンドン、イギリス: ピアソン教育。
測定結果の数学的処理。(nd)。https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798から取得
対策。（2020年10月30日）。https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796から取得
ブリタニカ百科事典の編集者。(2018 年 10 月 25 日)。華氏温度スケール | 定義、式、および事実。https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scaleから取得
