Tabla de Contenidos
Umiejętność przeliczania stopni Celsjusza na kelwiny jest niezbędna dla każdego studenta chemii, fizyki lub biologii, ponieważ temperatura jest zmienną, która ma wpływ na praktycznie wszystkie zjawiska naturalne. Ta konwersja jest bardzo łatwa, ponieważ obie skale różnią się jedynie położeniem zera skali. Łatwiej jednak zrozumieć, a przede wszystkim zapamiętać, jeśli rozumie się, skąd pochodzą obie skale i jak są używane.
Skala Celsjusza (°C)
Jest to skala temperatury wynaleziona w 1742 roku przez Andersa Celsjusza, szwedzkiego astronoma. Skala ta jest ustalana na podstawie punktów zamarzania i wrzenia wody na poziomie morza. Temperatura zamarzania wody jest punktem odniesienia, któremu przypisano temperaturę 0°C , natomiast temperaturze wrzenia 100°C , dlatego pierwotnie nazywano ją stopniową skalą temperatur. trwa do dziś w powszechnym użyciu.
Skala Celsjusza jest względną skalą temperatury. Oznacza to, że nie mierzy bezwzględnej temperatury ciała, a jedynie wyraża, o ile wyższa lub niższa jest jego temperatura w porównaniu z temperaturą odniesienia, w tym przypadku temperaturą topnienia lub zamarzania wody. Druga temperatura odniesienia służy do określenia „wielkości” stopnia Celsjusza.
Kelwin i bezwzględna skala temperatury (K)
W przeciwieństwie do skali Celsjusza lub Celsjusza, skala Kelvina jest bezwzględną skalą temperatury , ponieważ nie zależy od żadnego punktu odniesienia. Zero w skali Kelvina faktycznie wskazuje na brak energii cieplnej w ciele. Oznacza to, że 0 w skali Kelvina jest absolutnym zerem temperatury, poniżej którego nie może być żadnej temperatury. Został założony przez Williama Thompsona (znanego również przez jego parostwo, Lorda Kelvina) w 1848 roku, który przypisał każdej jednostce w swojej skali ten sam rozmiar, co stopień w skali Celsjusza. To sprawia, że konwersja ze stopni Celsjusza na Kelvina jest znacznie łatwiejsza, ponieważ jedyną różnicą między tymi dwiema skalami jest położenie zera bezwzględnego, które odpowiada temperaturze -273,15°C.
Należy zauważyć, że jednostka w skali Kelvina nazywa się Kelvin, a jej symbolem jest K ; nie jest nazywany „stopniem” Kelvina ani nie ma symbolu stopnia (°). Dzieje się tak właśnie dlatego, że jest to skala bezwzględna, a nie względna. Na przykład 273 K to dwieście siedemdziesiąt trzy kelwiny, a nie dwieście siedemdziesiąt trzy „stopnie” kelwinów.
Formuła do konwersji stopni Celsjusza na Kelwiny
Aby zamienić stopnie Celsjusza na kelwiny, wystarczy wziąć temperaturę w stopniach Celsjusza i dodać 273,15. Powszechnie jest napisane:
Używając tego wzoru, °C reprezentuje temperaturę w stopniach Celsjusza (tę, którą chcesz przeliczyć), a nie stopień Celsjusza, a wynik jest bezpośrednio w stopniach Kelvina. Aby uniknąć pomylenia zmiennych pojawiających się w równaniu z jednostkami temperatury, lepiej nie umieszczać jednostek w momencie przeliczania, a jedynie wartość liczbową. Po wykonaniu operacji umieszczany jest symbol Kelvina (K).
Przykład:
Załóżmy, że chcemy przeliczyć średnią temperaturę ludzkiego ciała, która wynosi 37,00 °C, na kelwiny. Pierwszym krokiem jest zastąpienie we wzorze 37,00 °C (bez jednostek, aby uniknąć pomyłek). Następnie wykonywana jest operacja, a na koniec dodaje się K:
Bardziej poprawna postać wzoru na przeliczanie stopni Celsjusza na Kelwiny
Powyższy wzór, mimo że jest łatwy w użyciu, często powoduje zamieszanie, ponieważ jednostki można uwzględnić tylko na końcu. Aby tego uniknąć, lepiej jest użyć bardziej poprawnej postaci tego samego równania. W wielu książkach z dziedziny fizyki i termodynamiki temperatura bezwzględna jest oznaczana literą T, a temperatura względna w stopniach Celsjusza grecką literą θ ( theta , czyli t w alfabecie greckim). Zatem poprzednia formuła to:
W tym przypadku K i °C reprezentują kelwiny i stopnie Celsjusza, podczas gdy T i θ reprezentują temperatury w odpowiednich jednostkach. Aby otrzymać temperaturę w kelwinach (czyli T), wystarczy rozwiązać T, mnożąc obie strony równania przez K.
Przykład:
Załóżmy, że chcesz przekształcić temperaturę wrzenia argonu, która wynosi -185,8 °C, na kelwiny. W tym przypadku masz θ = -185,8 °C i chcesz znać wartość T. Wystarczy więc podstawić θ do wzoru i obliczyć T:
Należy zauważyć, że jednostki w pierwszym wyrazie po prawej stronie znoszą się, więc wynikową liczbę można dodać do 273,15. Teraz czyszcząc T, czyli temperaturę w kelwinach (tę, którą chcemy), otrzymujemy:
Wskazówki dotyczące konwersji stopni Celsjusza na Kelwiny
Za każdym razem, gdy przeprowadzana jest konwersja jednostek, ważne jest, aby sprawdzić, czy wynik ma sens, ponieważ nawet najbardziej doświadczony inżynier może popełnić błąd, nawet używając tak prostych wzorów jak ten. W przypadku konwersji z Celsjusza na Kelvina i odwrotnie, w jednym przypadku trzeba dodać 273,15, aw drugim odjąć, a bardzo często zapomina się, kiedy zrobić jedno, a kiedy drugie. Aby upewnić się, że konwersja zawsze przebiega poprawnie, można wziąć pod uwagę następujące dwie wskazówki:
- Temperatura w kelwinach musi być zawsze wyższa niż temperatura w stopniach Celsjusza . Na przykład, jeśli podczas przekształcania 400 °C na kelwiny wynik daje 127 K, transformacja jest błędna, ponieważ temperatura w kelwinach nigdy nie może być niższa niż temperatura w °C.
- Temperatura w kelwinach nigdy nie może być ujemna , ponieważ jest to skala bezwzględna, a minimalna wartość to zero (bez jednostek, tylko zero). Jeśli po przeliczeniu temperatury na kelwiny wynikiem jest, powiedzmy, -150 K, konwersja jest błędna.
Odwrotna konwersja, z Kelvina na Celsjusza
Aby przeliczyć kelwiny na stopnie Celsjusza, wystarczy rozwiązać jedno z dwóch równań, co polega na odjęciu 273,15 od obu stron wzoru:
Lub, bardziej poprawnie,
Jak przekonwertować stopnie Celsjusza na inne jednostki
Temperaturę w stopniach Celsjusza można przeliczyć na dowolną inną skalę temperatury, względną lub bezwzględną. Na przykład możesz także przekonwertować stopnie Celsjusza na stopnie Fahrenheita (co jest skalą względną) lub stopnie Celsjusza na Rankine’a (co jest skalą bezwzględną).
Źródła
- Atkins, P. i dePaula, J. (2008). Chemia fizyczna . (wyd. 8). Panamerican Medical Editorial.
