أدلةوأوضح مئوية وفهرنهايت وكلفن
وأوضح مئوية وفهرنهايت وكلفن
صيغ واضحة ونقاط ثابتة ونصائح عملية للتحويل بين الدرجة المئوية والفهرنهايت والكلفن دون خلط الإزاحات وعوامل القياس.
ثلاثة مقاييس، نوعان من الصفر
إن الدرجة المئوية والفهرنهايت هما مقياسان فاصلان يوميان: حيث تقيس أحجام الدرجات المتساوية الاختلافات في درجات الحرارة، ولكن يتم اختيار أصفارها لراحة الإنسان. كلفن هو مقياس ديناميكي حراري مطلق: صفر كلفن هو صفر مطلق، حيث تصل الحركة الجزيئية إلى الحد الأدنى النظري.
الدرجة المئوية والكلفن متساويان في الحجم. ولهذا السبب فإن التحويل من درجة مئوية إلى كلفن هو عملية جمع: T(K) = t(°C) + 273.15. درجات فهرنهايت أصغر: درجة فهرنهايت واحدة تساوي 5/9 من درجة مئوية.
مقياس درجة حرارة نيوتن (يجب عدم الخلط بينه وبين وحدة القوة) هو مقياس تاريخي لا يزال مدرجًا في بعض الأحيان في المحولات. نادرًا ما يتم استخدامه في العمل المعملي الحديث، لكنه يذكرنا بأن العديد من المقاييس كانت تتنافس ذات يوم قبل أن تهيمن الدرجة المئوية والكلفن على العلوم.
النقاط الثابتة التي تحدد المقاييس
على المقياس المئوي الحديث، 0 درجة مئوية هي نقطة تجمد الماء و100 درجة مئوية هي نقطة الغليان عند الضغط الجوي القياسي، وهي نقاط تثبيت مفيدة، على الرغم من أن علم القياس الدقيق يحدد الآن المقاييس من خلال طرق الديناميكا الحرارية المطلقة ونقاط ثابتة من المواد النقية.
تم ضبط درجة فهرنهايت على 32 درجة فهرنهايت عند نقطة تجمد الماء و212 درجة فهرنهايت عند الغليان، لذلك هناك 180 درجة فهرنهايت بين هاتين النقطتين مقابل 100 درجة مئوية. إن نسبة 180/100 هذه هي بالضبط 9/5، والتي تظهر في كل صيغة تحويل.
يثبت كلفن الصفر المطلق عند 0 كلفن. النقطة الثلاثية للمياه والنقاط الثابتة الأخرى المحددة تربط كلفن بالممارسة المعملية. يفضل العلماء كلفن لمعادلات الحالة، وعلم التبريد، ودرجة حرارة اللون لأن النسب والقيم المطلقة تتصرف بشكل نظيف.
الصيغ التي تحتاجها فعلا
مئوية إلى فهرنهايت: درجة فهرنهايت = درجة مئوية × 9/5 + 32. فهرنهايت إلى مئوية: درجة مئوية = (درجة فهرنهايت - 32) × 5/9. احفظ الإزاحة والعامل 9/5 معًا، حيث إن إسقاط أي من الخطوتين هو الخطأ المعتاد في الفصل الدراسي.
مئوية إلى كلفن: K = درجة مئوية + 273.15. كلفن إلى مئوية: درجة مئوية = ك - 273.15. يعد التحويل من فهرنهايت إلى كلفن هو الأكثر أمانًا من خلال تحويل من خطوتين: فهرنهايت → مئوية → كلفن، إلا إذا قمت بتطبيق صيغة مجمعة بعناية.
بالنسبة للاختلافات في درجات الحرارة، يتم إلغاء الإزاحات. ارتفاع 10 درجة مئوية هو ارتفاع 10 كلفن وارتفاع 18 درجة فهرنهايت. غالبًا ما يخلط الناس بين تحويل القراءة وتحويل التغيير - درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية هي 68 درجة فهرنهايت، ولكن زيادة 20 درجة مئوية هي 36 درجة فهرنهايت، وليس 68 درجة فهرنهايت.
الحدس اليومي لكل مقياس
يهيمن الطقس والطهي على استخدام درجات الحرارة المئوية والفهرنهايت. تبلغ درجة حرارة الغرفة المريحة حوالي 20-22 درجة مئوية (68-72 درجة فهرنهايت). تبلغ درجة حرارة الجسم حوالي 37 درجة مئوية (98.6 درجة فهرنهايت). قد تسرد وصفات الفرن كليهما؛ تأكد دائمًا مما إذا كان إعداد الفرن المحول يطابق علامات جهازك.
يظهر كلفن في الفيزياء والكيمياء وعلم الفلك والإضاءة. من السهل التفكير في خلفيات الفضاء السحيق التي تقترب من 2.7 كلفن، والنيتروجين السائل الذي يقترب من 77 كلفن، ودرجات حرارة صناعة الفولاذ التي تبلغ آلاف الكلفن دون وجود قيم سلبية.
درجات الحرارة المئوية السلبية شائعة في المناخات الشتوية. كلفن السالب لا معنى له فيزيائياً بالنسبة لدرجة الحرارة الديناميكية الحرارية العادية. إذا كان المحول ينتج درجة كلفن سالبة من مسار إدخال صالح، فإن تطبيق الصيغة يكون خاطئًا.
أخطاء التحويل الشائعة
ضرب درجة مئوية في 1.8 دون إضافة 32 يؤدي إلى قراءة خاطئة للفهرنهايت. تؤدي إضافة 273 بدلاً من 273.15 إلى انحياز قدره 0.15 K، وهو أمر لا يُذكر بالنسبة للطقس، وغير مقبول للعمل المعملي الدقيق.
تقوم جداول البيانات أحيانًا بتخزين درجات الحرارة كأرقام بدون وحدات في الرأس. ثم تقوم البرامج النصية النهائية بتطبيق الصيغة الخاطئة. قم دائمًا بتسمية الأعمدة بالمقياس، بما في ذلك رمز الدرجة أو الحرف K.
يجب أن تستخدم الإنذارات الطبية والصناعية المقياس الصحيح والمفهوم الصحيح للفرق مقابل القراءة المطلقة. يعد ضبط منظم الحرارة بشكل غير صحيح بمقدار 5 درجات فهرنهايت مقابل 5 درجات مئوية هامش أمان مختلفًا تمامًا.
اختيار مقياس لعملك
استخدم درجة مئوية للطقس والطهي ومعظم الاتصالات الهندسية الدولية. استخدم فهرنهايت عندما تتطلب الممارسات المحلية وعروض المعدات ذلك. استخدم كلفن للمعادلات العلمية وعلم التبريد وأي سياق تكون فيه درجة الحرارة المطلقة مهمة.
عند نشر البيانات، حدد المقياس في كل جدول ومحور الرسم. تعتبر المحاور ذات النطاق المزدوج جيدة للاتصالات العامة إذا تم حسابهما من مجموعة بيانات رئيسية واحدة.
إذا كنت تتذكر عادة واحدة فقط، فتذكر هذا: تحويل القراءات باستخدام الصيغة التقاربية الكاملة؛ تحويل الاختلافات مع عامل القياس وحده. اطبع هذه الجملة بالقرب من أي فرن مختبر أو غرفة بيئية تعرض مقياسًا مختلفًا عن مستندات البروتوكول الخاصة بك.
محولات ذات صلة
الأسئلة الشائعة
هل 0 K هو نفسه −273.15 درجة مئوية؟
نعم. الصفر المطلق هو 0 كلفن، وهو ما يساوي -273.15 درجة مئوية. ولا يصل أي نظام ديناميكي حراري عادي إلى درجات حرارة أقل من تلك القيمة.
لماذا درجة مئوية هي نفس حجم كلفن؟
بحكم التعريف، فإن كلفن ودرجة مئوية لهما نفس الحجم. تختلف المقاييس فقط حسب موقع الصفر: يبدأ كلفن عند الصفر المطلق؛ يتم تعويض درجة مئوية بمقدار 273.15.
هل يمكنني تحويل تغير درجة الحرارة بنفس طريقة قراءة درجة الحرارة؟
لا، بالنسبة للتغييرات، قم بتخطي الإزاحات. Δ°F = Δ°C × 9/5، و ΔK = Δ°C. تطبيق +32 أو +273.15 على الفرق غير صحيح.