Fahrenheit

Fahrenheit Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), a német fizikus, a munkája nagy részét Hollandiában végezte el. Ezt a hőmérsékleti skálát, amelyet már jóval a Celsius-skála bevezetése előtt használták, továbbra is használják az Egyesült Államok lakosságának mindennapi hőmérsékleti mérésére.¹ A legtöbb más országban (és a tudományos kutatásokban világszerte) a hőmérsékletet elsősorban Celsius-skálán végzik.

Fahrenheit skálán a víz fagypontja 32 fok Fhrenheit (írva "32 ° F"), és a forráspont 212 fok, a víz forráspontja és fagypontja pontosan 180 fokos távolságra helyezve. Tehát ennek a skálanak az egy mértékegysége, a Fahrenheit-fok, öt kilencedik (⁵⁄₉ezer Celsius fok, és a negatív 40 Fahrenheit fok egyenlő a 40 Celsius fok negatív értékével. Az abszolút nulla -459,67 ° F-on van.²

Történelem

1724-ben az amszterdami székhelyű fizikus, Daniel Gabriel Fahrenheit javasolta a Fahrenheit hőmérsékleti skálát.

Számos versengő verzió van a történetről arról, hogy Fahrenheit miként készítette el hőmérsékleti skáláját.³ Az egyik változat szerint Fahrenheit a nulla (0 ° F) és a 100 ° F pontot állította be skálán a legalacsonyabb kültéri hőmérsékletek és a saját testhőmérséklet rögzítésével. Nulla pontjaként a legalacsonyabb hőmérsékletet, amelyet 1708-ban és 1709-es szélén, Danzigban (ma Gdańsk, Lengyelország) mért (−17,8 ° C) mért szélsőséges télen mért. (Ezt később jég, ammónium-klorid és víz keverékével elérte ezt a hőmérsékletet laboratóriumi körülmények között.) Fahrenheit el akarta kerülni azt a negatív hőmérsékletet, amelyet Ole Rømer skála a mindennapi használat során kiváltott. A saját testhőmérsékletet 100 ° F-ra állította.⁴ Ezután eredeti skáláját tizenkét részre osztotta, majd később mindegyiket 8 egyenlő részre osztotta, és 96 fokos skálát állított elő. Fahrenheit megjegyezte, hogy skálája a víz fagypontját 32 ° F-on, a forráspontját pedig 212 ° F-on helyezte el, tiszta, 180 fokos távolságban.

Egy másik történet szerint Fahrenheit skálájának nulláját (0 ° F) határozta meg, amikor a hőmérséklet megegyezik a jég és só egyenlő részének keverékével (egyesek szerint a jég és a só rögzített keverékét vették fel, amely a legalacsonyabb hőmérsékletet eredményezte); és 96 fok, mint a vér hőmérséklete (kezdetben lóvért használt a mérleg kalibrálásához). Kezdetben skálája mindössze 12 egyenlő osztásból állt, de később minden osztásot nyolc egyenlő fokra osztott fel, végül 96-ra.

A történet egy harmadik, jól ismert verziója, ahogyan azt a népszerű fizikai televíziós sorozat, a Mechanikus univerzum leírja, azt állítja, hogy Fahrenheit egyszerűen átvette Rømer skáláját (amelyben a víz 7,5 fokos hőmérsékleten fagy le), és minden értéket négyszeresére szorozott a frakciók eltávolítása érdekében. növelje a skála szemcsézettségét (30 és 240 fokot adva). Ezután újrakalibrálta skáláját a víz olvadáspontja és az emberi test normál hőmérséklete között (melynek 96 fokot vett); a jég olvadáspontját 32 fokra állítottuk be úgy, hogy 64 intervallum elválasztaná a kettőt, lehetővé téve számára, hogy fokozatvonalakat megjelöljen a műszerein az intervallum hatszoros felosztásával (mivel a 64 kettőtől a hatodikig terjed).

Mérései azonban nem voltak teljesen pontosak. Eredeti skálája szerint a tényleges olvadási és forráspont észrevehetően különbözött volna a 32 ° F és 212 ° Ftól. Nem sokkal halálát követően úgy döntöttek, hogy újrakalibrálják a skálát 32 ° F és 212 ° F hőmérsékleten, mint a sima víz pontos olvadáspontja és forráspontja. Ezt a változtatást úgy hajtották végre, hogy egyszerű képlettel könnyen átalakuljon Celsiustól Fahrenheitre és fordítva. Ez a változás megmagyarázza azt is, hogy a Fahrenheit által egyszer 96 vagy 100 ° F-ig tartó testhőmérsékletet ma 98,6 ° F-nak tekintik (ez 37 ° C közvetlen átalakítása), bár a 98 ° F-os érték megadása több lenne. pontos.

Ennek a történetnek legalább három másik változata létezik, de úgy tűnik, hogy kevésbé bizonyítékokon és inkább spekulációkon alapulnak. Ezért ezeket itt nem számolják be.

Konverziók és a hőmérsékletek különböző skálákon

Fahrenheit skálán a víz fagypontja 32 Fahrenheit fok (° F) és a forráspont 212 ° F (normál légköri nyomáson). Ezzel a víz forráspontja és fagypontja pontosan 180 fokos távolságra van egymástól.⁵ Ezért a Fahrenheit skálán egy fok van ¹⁄₁₈₀ a fagyáspont és a forráspont közötti intervallum. Celsius-skálán a víz fagyási és forráspontja 100 fokban van egymástól. Az 1 ° F hőmérsékleti intervallum egyenlő: ⁵⁄₉ Celsius fok. A Fahrenheit és a Celsius skála -40 ° -on keresztezi egymást (azaz –40 ° F = –40 ° C).

Az abszolút nulla –273,15 ° C vagy –459,67 ° F. Az Rankine a hőmérsékleti skála ugyanolyan méretű fokos intervallumokat használ, mint a Fahrenheit skála, azzal a különbséggel, hogy az abszolút nulla 0 R - ugyanúgy, mint a Kelvin a hőmérsékleti skála megegyezik a Celsius-skálával, azzal a különbséggel, hogy az abszolút nulla 0 K.⁵

A Fahrenheit-skála a ° szimbólumot jelöli a hőmérsékleti skála egy pontjának (a Celsiushoz hasonlóan) és az F betű a Fahrenheit-skála használatának jelzésére (például. "A gallium 85,5763 ° F hőmérsékleten olvad"),⁶ valamint a hőmérsékleti különbséget vagy a hőmérsékleti bizonytalanságot (például. "A hőcserélő teljesítménye 72 ° F-kal növekszik" és "" A standard bizonytalanságunk ± 5 ° F ").

A pontos átalakításhoz a következő képleteket lehet alkalmazni. Itt, f az érték Fahrenheitben és c Celsiusban kifejezett érték:

• f ° Fahrenheit-ig c ° C: (f - 32) ° F × 5 ° C / 9 ° F = (f - 32) / 1,8 ° C = c ° C
• c ° C - f ° Fahrenheit: (c ° C × 9 ° F / 5 ° C) + 32 ° F = (c × 1,8) ° F + 32 ° F = f ° F

Ez is pontos átalakítás, a -40 ° F = -40 ° C azonosító alapján. Újra, f az érték Fahrenheitben és c Celsiusban kifejezett érték:

• f ° Fahrenheit-ig c ° C: ((f + 40) ÷ 1,8) - 40 = c.
• c ° C - f ° Fahrenheit: ((c + 40) * 1,8) - 40 = f.

A Fahrenheit-skála más hőmérsékleti skálákhoz viszonyított fő hőmérsékleteit az alábbi táblázat mutatja.

KelvinCelsiusFahrenheitAbszolút nulla

(pontos, definíció szerint)

0 K − 273,15 ° C − 459,67 ° FM jég olvadáspontja273.15 K0 ° C32 ° FVíz hármas pontja

(pontos, definíció szerint)

273,16 K0,01 ° C32,018 ° FVíz forráspontja ^A373.1339 K99.9839 ° C211.9710 ° F

^A Bécsi átlagos óceánvíz (VSMOW) esetén egy standard atmoszféra nyomáson (101,325 kPa), ha kizárólag a termodinamikai hőmérséklet kétpontos meghatározása alapján kalibrálják.

Használat

A Fahrenheit-skála volt az éghajlati, ipari és orvosi célokra alkalmazott elsődleges hőmérsékleti norma a legtöbb angol nyelvű országban az 1960-as évekig. Az 1960 - as és 1970 - es években a kormányok fokozatosan beindultak a Celsius - ba (korábban: Celsius-fok) skála az egységnyi metrikus rendszerre való áttérés részeként.

A Fahrenheit támogatói állítják ezt ⁵⁄₉ a Celsius-fok mérete lehetővé teszi a mérések pontosabb kommunikációját anélkül, hogy frakcionált fokokra kellene folyamodni. A környezeti levegő hőmérséklete a világ legtöbb lakott régiójában szintén nem haladja meg a 0 ° F-tól 100 ° F-ig terjedő tartományt: ezért a Fahrenheit-skála tükrözné az érzékelt környezeti hőmérsékleteket, a 10 fokos sávok után, amelyek a a Fahrenheit-rendszer:

• 0s Rendkívül hideg. (0 ° F ~ -17,8 ° C)
• 10s Mély fagy.
• 20s Könnyű fagy.
• 30-as évek nagyon hideg.
• 32 Fagyasztás.
• 40-es évek. Nehéz ruházat szükséges.
• 50-es évek. Mérsékelt ruházat szükséges.
• 60-as évek Tepid. Könnyű ruházat.
• 70-es évek meleg. Nyári ruházat.
• 80-as évek Lélegző ruházat.
• 90-es évek nagyon forró. Minimális ruházat.
• 98.6 Testhőmérséklet
• 100-as évek Rendkívül forró. Vigyázzon a túlmelegedés ellen.

Néhány Celsius-szurkoló azt állítja, hogy rendszerük ugyanolyan természetes lehet, például mondhatják, hogy 0-10 ° C hideget, 10-20 ° C enyhe, 20-30 ° C meleg és 30-40 ° C meleg hőmérsékletet jelez.

Az Egyesült Államokban a Fahrenheit rendszer továbbra is elfogadott szabvány a nem tudományos felhasználás számára. Másrészt a Celsius-skálát széles körben használják a világ legtöbb más részén, ideértve Európát, Kanadát, Ausztráliát és Új-Zélandot. A Fahrenheit-et idősebb generációk használják, különösen a magasabb hőmérsékletek mérésére.

Lásd még

• Abszolút nulla
• Celsius
• hőség
• Kelvin
• Hőmérséklet

Megjegyzések

1. Today A jelenleg használt skála a harmadik három skála közül, amelyeket Daniel Fahrenheit használt.
2. Rank A Rankine hőmérsékleti skálát úgy hozták létre, hogy ezen a skálán az egyes fokok mérete megegyezzen a Fahrenheit-skálán szereplő egyes fokok méretével, és hogy 0 R megegyezzen az abszolút nullával. Így a 459,67 R megegyezik a 0 ° F-val.
3. What „Mi a Fahrenheit skála története?” SmartGEEK. Beérkezett 2017. június 16-án.
4. A normális testhőmérséklet közelebb van a 98,6 ° F-hoz, ami azt feltételezi, hogy Fahrenheit lázas volt a kísérletei során, vagy hogy a hőmérője pontatlan volt, vagy hogy tehénhőmérsékletet alkalmazott saját helyett.
5. ↑ ^{5.0 5.1} Walt Boyes, Műszerezési kézikönyv (Butterworth-Heinemann, 2009, ISBN 978-0750683081), 273-274.
6. Pre H. Preston-Thomas, az 1990. évi nemzetközi hőmérsékleti skála (ITS-90) Metrologia 27 (1990): 6. Beérkezett 2017. június 16-án.

Irodalom

• Boyes, Walt. Műszerezési kézikönyv. Butterworth-Heinemann, 2009. ISBN 978-0750683081
• Kuhn, F. Karl Alapfizika: öntanító útmutató. (2. kiadás). Hoboken, NJ: John Wiley és Sons, 1996. ISBN 0471134473
• Holzner, Steven. Fizika a bábuk számára. Hoboken, NJ: Wiley Publishing, 2006. ISBN 0764554336
• Wallace, O. "Mi a Fahrenheit skála története?" wisGEEK, 2006. Letöltve 2017. június 16-án.
• Sizes.com. "Fahrenheit hőmérsékleti skála." Sizes, Inc., 2001. Letöltve: 2017. június 16.

Nézd meg a videót: Fahrenheit 911 HUNdub (Január 2021).