Stopnie Celsjusza, Fahrenheita i Kelwiny w pigułce
Temperatura to jeden z niewielu pomiarów, których nie da się przeliczyć przez zwykłe pomnożenie przez współczynnik. Skale Celsjusza, Fahrenheita i Kelwina rozpoczynają liczenie od innego zera, a w dwóch z trzech przypadków różnią się też wielkością stopnia. Gdy zrozumiesz, gdzie zaczyna się każda skala i jak duży jest jej stopień, wzory na przeliczanie staną się całkowicie zrozumiałe.
Skala Celsjusza
Stopnie Celsjusza to codzienna skala dla większości świata. Jest powiązana z wodą przy standardowym ciśnieniu atmosferycznym: 0 stopni Celsjusza to temperatura zamarzania, a 100 stopni Celsjusza to temperatura wrzenia. Ten czysty zakres od 0 do 100 sprawia, że skala Celsjusza jest intuicyjna zarówno w pogodzie, gotowaniu, jak i nauce. Komfortowa temperatura w pomieszczeniu to około 20 do 22 stopni Celsjusza, a normalna temperatura ciała człowieka wynosi około 37 stopni Celsjusza.
Skala Fahrenheita
Stopnie Fahrenheita to standardowa skala codziennego użytku w Stanach Zjednoczonych. W tej skali woda zamarza przy 32 stopniach, a wrze przy 212 stopniach, więc ten sam zakres dla wody obejmuje 180 stopni zamiast 100. Oznacza to, że stopień Fahrenheita jest mniejszy niż stopień Celsjusza: każdy stopień Celsjusza odpowiada 1.8 stopnia Fahrenheita. Temperatura ciała to około 98.6 stopnia Fahrenheita, a ciepły letni dzień może wskazywać 86 stopni Fahrenheita.
Skala Kelwina
Kelwiny to skala fizyki i chemii. Jej stopnie mają dokładnie tę samą wielkość co stopnie Celsjusza, ale skala zaczyna się od zera bezwzględnego, najniższej fizycznie możliwej temperatury, w której ruch cząsteczek jest minimalny. Zero bezwzględne to 0 kelwinów, co odpowiada minus 273.15 stopnia Celsjusza. Ponieważ kelwiny nigdy nie przyjmują wartości ujemnych, są idealne do równań, w których temperatura musi być wielkością dodatnią. Zwróć uwagę, że wartości w kelwinach zapisuje się bez słowa stopień: mówimy 300 kelwinów, a nie 300 stopni Kelwina.
Punkty odniesienia obok siebie
Zestawienie tych samych zjawisk fizycznych we wszystkich trzech skalach sprawia, że zależności stają się oczywiste:
- Zero bezwzględne: -273.15 C = -459.67 F = 0 K
- Woda zamarza: 0 C = 32 F = 273.15 K
- Temperatura pokojowa: około 21 C = około 70 F = około 294 K
- Temperatura ciała: 37 C = 98.6 F = 310.15 K
- Woda wrze: 100 C = 212 F = 373.15 K
Wzory na przeliczanie
Oto dokładne wzory. Zauważ, że przeliczanie między stopniami Celsjusza i Fahrenheita wymaga zarówno mnożenia (ponieważ stopnie różnią się wielkością), jak i dodawania (ponieważ różnią się zera), podczas gdy między stopniami Celsjusza i kelwinami potrzebne jest tylko dodawanie.
- Celsjusza na Fahrenheita: F = (C x 9/5) + 32
- Fahrenheita na Celsjusza: C = (F - 32) x 5/9
- Celsjusza na kelwiny: K = C + 273.15
- Kelwiny na Celsjusza: C = K - 273.15
- Fahrenheita na kelwiny: K = (F - 32) x 5/9 + 273.15
Przykłady z rozwiązaniem
Przeliczmy normalną temperaturę ciała 37 stopni Celsjusza na pozostałe dwie skale krok po kroku.
- Na Fahrenheita: pomnóż 37 przez 9/5, aby otrzymać 66.6, następnie dodaj 32, aby otrzymać 98.6 stopnia Fahrenheita.
- Na kelwiny: dodaj 273.15 do 37, aby otrzymać 310.15 kelwina.
Teraz w drugą stronę. Załóżmy, że amerykański prognoza pogody podaje 68 stopni Fahrenheita, a Ty chcesz uzyskać stopnie Celsjusza. Odejmij 32, aby otrzymać 36, następnie pomnóż przez 5/9, aby otrzymać 20 stopni Celsjusza, czyli przyjemną temperaturę pokojową.
Przydatny skrót w pamięci
Aby szybko oszacować przeliczenie z Fahrenheita na Celsjusza bez kalkulatora, odejmij 30 i podziel wynik na pół. Odczyt 70 stopni Fahrenheita zamienia się w mniej więcej (70 - 30) / 2 = 20 stopni Celsjusza, co jest bardzo zbliżone do dokładnego wyniku. Aby przejść z Celsjusza na Fahrenheita, podwój wartość w stopniach Celsjusza i dodaj 30. Te skróty są wystarczająco dokładne do codziennej pogody, ale nie należy ich używać, gdy liczy się precyzja.
Gdy liczy się precyzja
Gotowanie, medycyna i praca laboratoryjna zależą od dokładnego określenia temperatury, a skróty myślowe mogą się mylić o kilka stopni. Gdy liczba ma znaczenie, użyj dokładnych wzorów lub pozwól, by zajął się nimi konwerter. Nasz konwerter temperatury stosuje te wzory precyzyjnie i błyskawicznie przełącza między stopniami Celsjusza, Fahrenheita i kelwinami, dzięki czemu możesz skupić się na wyniku, a nie na obliczeniach.