วิธีแปลงอุณหภูมิเคลวินเป็นเซลเซียส

การรู้วิธีแปลงเคลวินเป็นเซลเซียสนั้นสำคัญพอๆ กับการรู้วิธีแปลงแบบย้อนกลับ มีการรายงานคุณสมบัติทางเคมีกายภาพหลายอย่างของสสารที่อุณหภูมิต่างกัน และโดยทั่วไปจะแสดงเป็นหน่วยเคลวิน อย่างไรก็ตาม คนส่วนใหญ่พบว่าการจัดการอุณหภูมิเป็นเซลเซียสง่ายกว่า ดังนั้นการแปลงเคลวินเป็นเซลเซียสจึงเป็นสิ่งที่หลายคนต้องทำเป็นประจำทุกวัน

การแปลงนี้ทำได้ง่ายมากเนื่องจากสเกลทั้งสองต่างกันที่ตำแหน่งศูนย์เท่านั้น อย่างไรก็ตาม การทำความเข้าใจจะง่ายกว่าและเหนือสิ่งอื่นใด ที่ต้องจำไว้คือ หากคุณเข้าใจว่ามาตรวัดทั้งสองมาจากไหนและใช้งานอย่างไร

ระดับเซลเซียส (°C)

เป็นมาตราส่วนอุณหภูมิที่ประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2285 โดยแอนเดอร์ เซลเซียส นักดาราศาสตร์ชาวสวีเดน มาตราส่วนนี้กำหนดขึ้นจากจุดเยือกแข็งและจุดเดือดของน้ำที่ระดับน้ำทะเล จุดเยือกแข็งของน้ำคือจุดอ้างอิงที่กำหนดอุณหภูมิเป็น 0 °C ในขณะที่อุณหภูมิจุดเดือดถูกกำหนดเป็นอุณหภูมิ 100 °C ซึ่งเดิมเรียกว่ามาตราส่วนอุณหภูมิเซนติเกรด

มาตราส่วนเซลเซียสเป็นมาตราส่วนอุณหภูมิสัมพัทธ์ ซึ่งหมายความว่าไม่ได้วัดอุณหภูมิสัมบูรณ์ของร่างกาย แต่จะแสดงเมื่ออุณหภูมิสูงหรือต่ำกว่าอุณหภูมิอ้างอิงเท่านั้น ในกรณีนี้คือจุดหลอมเหลวหรือจุดเยือกแข็งของน้ำ

กล่าวอีกนัยหนึ่ง อุณหภูมิทั้งหมดที่วัดเป็นองศาเซลเซียสบ่งชี้ว่าร่างกายร้อนขึ้นหรือเย็นลงมากน้อยเพียงใดเมื่อเทียบกับจุดหลอมเหลวของน้ำ เนื่องจากมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวดังกล่าว จึงอาจมีอุณหภูมิติดลบในระดับนี้ อุณหภูมิอ้างอิงที่สองใช้เพื่อกำหนด “ขนาด” ขององศาเซลเซียส

ระดับอุณหภูมิสัมบูรณ์และเคลวิน (K)

ซึ่งแตกต่างจากมาตราส่วนเซนติเกรดหรือเซลเซียสสเกลเคลวินเป็นมาตราส่วนสัมบูรณ์ของอุณหภูมิไม่ขึ้นกับจุดอ้างอิงใดๆ ศูนย์ในระดับเคลวินบ่งชี้ว่าไม่มีพลังงานความร้อนในร่างกาย มันถูกสร้างโดยวิลเลียม ทอมป์สัน (หรือที่รู้จักกันในชื่อลอร์ดเคลวิน ซึ่งเป็นชื่อของเขา) ในปี 1848 ซึ่งกำหนดให้แต่ละหน่วยในสเกลของเขามีขนาดเท่ากับองศาในสเกลเซลเซียส สิ่งนี้ทำให้การแปลงจากเคลวินเป็นเซลเซียสง่ายขึ้นมากเนื่องจากความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างสองสเกลคือตำแหน่งของศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งสอดคล้องกับ -273.15 °C

ควรสังเกตว่าหน่วยในระดับเคลวิน เรียกว่าเคลวินและสัญลักษณ์คือ K ; ไม่เรียกว่า “องศาเคลวิน” และไม่ได้เรียกว่าสัญลักษณ์ “°K” เนื่องจากเป็นมาตราส่วนสัมบูรณ์และไม่ใช่มาตราส่วนสัมพัทธ์ ตัวอย่างเช่น 273 K อ่านว่า สองร้อยเจ็ดสิบสามเคลวิน ไม่ใช่ “สองร้อยเจ็ดสิบสามองศาเคลวิน”

สูตรแปลงเคลวินเป็นองศาเซลเซียส

ในการแปลงเคลวินเป็นองศาเซลเซียส จำเป็นต้องเอาอุณหภูมิเป็นเคลวินมาลบด้วย 273.15 เท่านั้น มันมักจะเขียน:

เมื่อใช้สูตรนี้ °C จะแสดงอุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียส (ค่าที่คุณต้องการค้นหา) ไม่ใช่หน่วยองศาเซลเซียส ผลลัพธ์ของการดำเนินการให้โดยตรงใน° C เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนระหว่างตัวแปรที่ปรากฏในสมการและหน่วยอุณหภูมิ ไม่ควรวางหน่วยเมื่อทำการแปลง แต่ใส่เฉพาะค่าตัวเลขเท่านั้น หลังจากดำเนินการแล้ว สัญลักษณ์ขององศาเซลเซียส (°C) จะถูกวางไว้

ตัวอย่าง:

สมมติว่าในตารางข้อมูลมีรายงานว่าไพโรไลซิสของไม้เริ่มต้นที่ 580 K และคุณต้องการทราบว่าหน่วยองศาเซลเซียสมีค่าเท่ากับเท่าใด ขั้นตอนแรกคือแทนที่ 580 สำหรับ Kในสูตร (ไม่มีหน่วยเพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน) จากนั้นดำเนินการและในที่สุดก็เพิ่ม° C:

หมายเหตุ:ในตัวอย่างข้างต้น ผลลัพธ์สุดท้ายจะถูกปัดเศษเป็นหนึ่ง (307K แทนที่จะเป็น 306.85K) เนื่องจากกฎของตัวเลขที่มีนัยสำคัญ สิ่งเหล่านี้กำหนดว่าการบวกและการลบ ผลลัพธ์จะถูกปัดเศษเป็นตำแหน่งของหลักร่วมน้อยของตัวเลขทั้งหมด ในกรณีนี้คือหน่วย

สูตรที่ถูกต้องมากขึ้นในการแปลงเคลวินเป็นเซลเซียส

สูตรข้างต้นแม้จะใช้งานง่าย แต่มักทำให้เกิดความสับสนเนื่องจากไม่สามารถรวมหน่วยได้เว้นแต่จะอยู่ท้ายสุด เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ควรใช้รูปแบบสมการเดียวกันที่ถูกต้องมากกว่า ในหนังสือเกี่ยวกับฟิสิกส์และอุณหพลศาสตร์หลายเล่ม อุณหภูมิสัมบูรณ์จะแสดงด้วยตัวอักษร T ในขณะที่อุณหภูมิสัมพัทธ์เป็นองศาเซลเซียสจะแสดงด้วยตัวอักษรกรีก θ ( theta ซึ่งก็คือ t ในตัวอักษรกรีก ) ดังนั้นสูตรก่อนหน้าคือ:

ในกรณีนี้ K และ °C แทนหน่วยเคลวินและองศาเซลเซียสตามลำดับ ในขณะที่ T และ θ แทนหน่วยอุณหภูมิตามลำดับ เพื่อให้ได้อุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียส (นั่นคือ θ) จำเป็นต้องแก้ค่า θ โดยการคูณทั้งสองข้างของสมการด้วย °C

ตัวอย่าง:

สมมติว่าคุณต้องการเปลี่ยนจุดเดือดของออกซิเจน ซึ่งเท่ากับ 90.18 K เป็นองศาเซลเซียสหรือเซนติเกรด ในกรณีนี้ เราขอ T = 90.18 K และ θ ดังนั้น เราเพียงแค่เสียบ T ลงในสูตรและแก้หา θ:

ดังนั้นเมื่อแก้ค่า θ ซึ่งเป็นอุณหภูมิในหน่วยองศาเซลเซียส (ที่เราต้องการ) เราได้:

การแปลงย้อนกลับจากเซลเซียสเป็นเคลวิน

ในการแปลงจากเซลเซียสเป็นเคลวิน คุณต้องแก้สมการใดสมการหนึ่งจากสองสมการ ซึ่งหมายถึงการบวก 273.15 ทั้งสองข้างของสูตร:

หรือพูดให้ถูกคือ

วิธีแปลงเคลวินเป็นหน่วยอื่น

อุณหภูมิสัมบูรณ์ในหน่วยเคลวินสามารถแปลงเป็นมาตราส่วนอุณหภูมิอื่นๆ ได้ ไม่ว่าจะเป็นสัมพัทธ์หรือสัมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถแปลงเคลวินเป็นฟาเรนไฮต์ (ซึ่งเป็นสเกลสัมพัทธ์) หรือคุณสามารถแปลงเคลวินเป็นแรงคิน (ซึ่งเป็นสเกลสัมบูรณ์)

ระบบการตรวจสอบ

เมื่อใดก็ตามที่ดำเนินการแปลงหน่วย สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบว่าผลลัพธ์นั้นสมเหตุสมผล เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะผิดพลาดได้เสมอ แม้ว่าจะใช้สูตรง่ายๆ ตามที่แสดงก็ตาม ในกรณีของการแปลงจากเคลวินเป็นเซลเซียสและในทางกลับกัน ในกรณีหนึ่งคุณต้องลบ 273.15 และอีกกรณีหนึ่งคุณต้องบวก และมันง่ายมากที่จะลืมเมื่อต้องทำอย่างใดอย่างหนึ่ง เพื่อให้แน่ใจว่าการแปลงจะดำเนินการอย่างถูกต้องเสมอ สามารถพิจารณาเคล็ดลับสองข้อต่อไปนี้:

• อุณหภูมิ ในหน่วย เคลวินจะต้องมากกว่าอุณหภูมิในหน่วยองศาเซลเซียสเสมอ ตัวอย่างเช่น ถ้าเมื่อแปลง 400 K เป็นเซลเซียส ผลลัพธ์ที่ได้คือ 673 °C การแปลงจะผิด เนื่องจากอุณหภูมิในหน่วยเคลวินต้องไม่ต่ำกว่าอุณหภูมิในหน่วย °C
• อุณหภูมิในหน่วยเคลวินไม่สามารถติดลบได้เนื่องจากเป็นมาตราส่วนสัมบูรณ์และค่าต่ำสุดคือศูนย์ (ไม่มีหน่วย มีแต่ศูนย์) ในทางกลับกัน อุณหภูมิทั้งหมดที่น้อยกว่า 273.15 K เมื่อเปลี่ยนเป็น °C จะให้ค่าเป็นลบ