РуководстваОбъяснение Цельсия, Фаренгейта и Кельвина
Объяснение Цельсия, Фаренгейта и Кельвина
Четкие формулы, фиксированные точки и практические советы по преобразованию градусов Цельсия, Фаренгейта и Кельвина без смешивания смещений и масштабных коэффициентов.
By the Units Converters editorial team · Voyager Tecnologias LTDA
Три шкалы, два вида нуля
Цельсий и Фаренгейт — это повседневные интервальные шкалы: равные градусы измеряют разницу температур, но их нули выбраны для удобства человека. Кельвин — это абсолютная термодинамическая шкала: ноль Кельвина — это абсолютный ноль, при котором молекулярное движение достигает своего теоретического минимума.
Градусы Цельсия и Кельвина имеют одинаковую величину. Вот почему перевод Цельсия в Кельвины представляет собой сложение: T(K) = t(°C) + 273,15. Градусы Фаренгейта меньше: один градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.
Температурная шкала Ньютона (не путать с единицей силы) — это историческая шкала, которая иногда до сих пор указывается в конвертерах. Он редко используется в современных лабораторных работах, но он напоминает нам, что многие шкалы когда-то конкурировали до того, как Цельсий и Кельвин доминировали в науке.
Фиксированные точки, определяющие масштабы
По современной шкале Цельсия 0 °C — это точка замерзания воды, а 100 °C — точка кипения при стандартном атмосферном давлении — полезные ориентиры, хотя точная метрология теперь определяет шкалы с помощью абсолютных термодинамических методов и фиксированных точек чистых веществ.
Fahrenheit set 32 °F at the freezing point of water and 212 °F at boiling, so there are 180 Fahrenheit degrees between those points versus 100 Celsius degrees. Это соотношение 180/100 равно 9/5, которое присутствует в каждой формуле преобразования.
Кельвин закрепляет абсолютный ноль при 0 К. Тройная точка воды и другие определяющие фиксированные точки связывают Кельвина с лабораторной практикой. Ученые предпочитают Кельвин для уравнений состояния, криогеники и цветовой температуры, потому что соотношения и абсолютные значения ведут себя чисто.
Формулы, которые вам действительно нужны
От Цельсия до Фаренгейта: °F = °C × 9/5 + 32. От Фаренгейта до Цельсия: °C = (°F − 32) × 5/9. Запомните смещение и коэффициент 9/5 вместе: пропуск любого шага — обычная ошибка в классе.
Цельсия в Кельвина: K = °C + 273,15. Кельвин в Цельсия: °C = K − 273,15. Наиболее безопасным является двухэтапное преобразование Фаренгейта в Кельвин: Фаренгейт → Цельсий → Кельвин, если только вы не примените тщательно комбинированную формулу.
В случае разницы температур смещения отменяются. Повышение на 10 °C — это повышение на 10 K и повышение на 18 °F. Люди часто путают преобразование показаний с преобразованием изменений: комнатная температура 20 °C равна 68 °F, а повышение на 20 °C составляет 36 °F, а не 68 °F.
Повседневная интуиция для каждой шкалы
Погода и кулинария доминируют в использовании градусов Цельсия и Фаренгейта. Комфортная комнатная температура составляет около 20–22 °C (68–72 °F). Температура тела составляет около 37 ° C (98,6 ° F). В рецептах для духовки могут быть указаны оба варианта; Всегда проверяйте, соответствует ли измененная настройка духовки маркировке вашего прибора.
Кельвин появляется в физике, химии, астрономии и освещении. Фоны глубокого космоса около 2,7 К, жидкий азот около 77 К и температуры выплавки стали в тысячи Кельвинов легче рассуждать без отрицательных значений.
Отрицательные температуры по Цельсию распространены в зимнем климате. Отрицательное значение Кельвина физически бессмысленно для обычной термодинамической температуры. Если преобразователь выдает отрицательное значение Кельвина из действительного входного пути, реализация формулы неверна.
Распространенные ошибки конвертации
Умножение Цельсия на 1,8 без прибавления 32 дает неправильное значение Фаренгейта. Добавление 273 вместо 273,15 приводит к смещению в 0,15 К — незначительному для погоды и неприемлемому для тщательной лабораторной работы.
В электронных таблицах температура иногда хранится в виде чисел без единиц измерения в заголовке. Затем последующие сценарии применяют неправильную формулу. Всегда обозначайте столбцы масштабом, включая символ градуса или букву К.
Медицинские и промышленные сигналы тревоги должны использовать правильную шкалу и правильное представление о разнице по сравнению с абсолютными показаниями. Если термостат настроен неправильно на 5 °F по сравнению с 5 °C, это совсем другой запас прочности.
Выбор масштаба для вашей работы
Используйте градусы Цельсия для определения погоды, приготовления пищи и большинства международных инженерных коммуникаций. Используйте градусы Фаренгейта там, где этого требуют местные практики и показы оборудования. Используйте Кельвины для научных уравнений, криогеники и любого контекста, где важна абсолютная температура.
При публикации данных указывайте масштаб в каждой таблице и оси графика. Оси двойного масштаба подходят для публичной коммуникации, если обе они рассчитаны на основе одного основного набора данных.
Если вы помните только одну привычку, помните следующее: конвертируйте показания с помощью полной аффинной формулы; конвертировать различия только с помощью масштабного коэффициента. Распечатайте это предложение возле любой лабораторной печи или климатической камеры, масштаб которой отличается от масштаба ваших протокольных документов.
Связанные конвертеры
Часто задаваемые вопросы
0 К — это то же самое, что −273,15 °С?
Да. Абсолютный ноль равен 0 К, что соответствует −273,15 °С. Ни одна обычная термодинамическая система не достигает температуры ниже этого значения.
Почему градус Цельсия равен кельвину?
По определению, кельвин и градус Цельсия имеют одинаковую величину. Шкалы различаются только расположением нуля: Кельвин начинается с абсолютного нуля; Цельсия смещена на 273,15.
Могу ли я преобразовать изменение температуры так же, как и показание температуры?
Нет. Для внесения изменений пропустите смещения. Δ°F = Δ°C × 9/5 и ΔK = Δ°C. Применять +32 или +273,15 к разнице неверно.