Fahrenheita — Fahrenheit

stopień Fahrenheita
Raumtermometr Fahrenheit+Celsius.jpg
Termometr z stopniami Fahrenheita (oznaczonymi na zewnętrznej ramce) i Celsjuszem (oznaczonym na wewnętrznej tarczy). Skala Fahrenheita była pierwszą powszechnie stosowaną standardową skalą temperatury .
Informacje ogólne
System jednostkowy Imperialny/amerykański zwyczajowy
Jednostką Temperatura
Symbol °F
Nazwany po Daniel Gabriel Fahrenheit
Konwersje
x  ° F w ... ... jest równe ...
   °C     5/9( x − 32)

Skali Celsjusza ( / f ć r ə n H T / lub / C ɑː R ə n H t / ) jest skala temperatury na podstawie zaproponowane w 1724 przez fizyków Daniel Gabriel Fahrenheita (1686-1736). Jako jednostkę używa stopnia Fahrenheita (symbol: °F ). Istnieje kilka opisów tego, jak pierwotnie zdefiniował swoją skalę, ale oryginalna praca sugeruje, że dolny punkt określający, 0 ° F, został ustalony jako temperatura zamarzania roztworu solanki sporządzonej z mieszaniny wody, lodu i chlorku amonu (a sól ). Innym ustalonym limitem było jego najlepsze oszacowanie średniej temperatury ciała człowieka , pierwotnie ustalone na 90 ° F, a następnie 96 ° F (około 2,6 ° F mniej niż współczesna wartość z powodu późniejszej redefinicji skali). Zauważył jednak środkowy punkt 32 ° F, który należy ustawić na temperaturę wody lodowej.

Skala Fahrenheita jest teraz zwykle definiowana przez dwa stałe punkty z separacją 180 ° F: temperatura, w której zamarza lód z czystej wody, jest definiowana jako 32 ° F, a temperatura wrzenia wody jest definiowana jako 212 ° F, oba na poziomie morza i pod standardowym ciśnieniem atmosferycznym .

W pierwszych dekadach XVIII wieku w Republice Holenderskiej Fahrenheit dokonał dwóch rewolucyjnych przełomów w historii termometrii . Wynalazł termometr rtęciowy w szkle (pierwszy powszechnie stosowany, dokładny, praktyczny termometr) oraz skalę Fahrenheita. Fahrenheit był pierwszą znormalizowaną skalą temperatury, która była szeroko stosowana, chociaż jej użycie jest obecnie ograniczone. Jest to oficjalna skala temperatur w Stanach Zjednoczonych (włączając w to terytoria niezarejestrowane ), swobodnie stowarzyszonych stanów na zachodnim Pacyfiku ( Palau , Sfederowane Stany Mikronezji i Wyspy Marshalla ), Kajmanów i byłej amerykańskiej kolonii Liberii . Fahrenheit jest używany wraz ze skalą Celsjusza na Antigui i Barbudy oraz w innych krajach korzystających z tej samej usługi meteorologicznej , takich jak Saint Kitts i Nevis , Bahamy i Belize. Kilka brytyjskich terytoriów zamorskich nadal używa obu skal, w tym Brytyjskie Wyspy Dziewicze , Montserrat , Anguilla i Bermudy. W Wielkiej Brytanii liczby stopni Fahrenheita są czasami używane w nagłówkach gazet, aby wywołać sensację fal upałów. Wszystkie inne kraje posługują się obecnie skalą Celsjusza , nazwą nadaną skali stopni celsjusza w 1948 roku na cześć szwedzkiego astronoma Andersa Celsjusza .

Definicja i konwersja

Wzory konwersji temperatury Fahrenheita
od Fahrenheita do Fahrenheita
Celsjusz [°C] = ([°F] − 32) ×  59 [°F] = [°C] ×  95  + 32
kelwin [K] = ([°F] + 459,67) ×  59 [°F] = [K] ×  95  − 459,67
Rankine [°R] = [°F] + 459,67 [°F] = [°R] - 459,67
W przypadku przedziałów temperatur, a nie określonych temperatur,
1 °F = 1 °R = 59  °C = 59  K
Porównania między różnymi skalami temperatur

W skali Fahrenheita temperatura topnienia wody wynosi 32 ° F, a temperatura wrzenia 21 ° F (przy standardowym ciśnieniu atmosferycznym ). To sprawia, że ​​temperatura wrzenia i zamarzania wody jest oddalona od siebie o 180 stopni. Dlatego stopień w skali Fahrenheita to 1180 odstępu między temperaturą zamarzania a temperaturą wrzenia. W skali Celsjusza temperatury zamarzania i wrzenia wody różnią się o 100 stopni. Przedział temperatury 1 °F jest równy przedziałowi 59  stopni Celsjusza. Skale Fahrenheita i Celsjusza przecinają się przy -40 ° (tj. -40 ° F = -40 ° C).

Zero bezwzględne to -273,15 °C lub -459,67 °F. Skala temperatury Rankine'a wykorzystuje stopnia odstępy o tej samej wielkości, jak w przypadku skali Celsjusza, chyba że bezwzględne zero 0 ° R - ten sam sposób, w jaki Kelvina skala temperatury odpowiada skali Celsjusza, chyba że bezwzględne zero 0 K.

Kombinacja symbolu stopnia (°), po którym następuje wielka litera F, jest konwencjonalnym symbolem skali temperatury Fahrenheita. Liczba, po której następuje ten symbol (i oddzielona od niego spacją) oznacza określony punkt temperatury (np. „ Gal topi się w 85.5763 °F”), różnicę między temperaturami (np. „Wydajność wymiennika ciepła wzrasta o 72 °F”) lub niepewność temperatury (np. „Nasza standardowa niepewność wynosi ±5 °F”). Symbol skali Celsjusza również używa symbolu stopni (°C), podczas gdy symbol skali Kelvina to tylko wielka litera K. Wartość liczbowa różnicy temperatur lub przedziału temperatur jest taka sama, gdy jest wyrażona w stopniach Celsjusza lub w kelwinach.

Konwersja (określony punkt temperatury)

W celu dokładnego przeliczenia między stopniami Fahrenheita i Celsjusza określonego punktu temperatury można zastosować następujące wzory. Tutaj f jest wartością w stopniach Fahrenheita, a c wartością w stopniach Celsjusza:

  • f  ° Fahrenheita do c  ° Celsjusza: ( f - 32) ° F ×5°C/9°F = ( f − 32)/1,8 °C = C  °C
  • c  ° Celsjusza do f  ° Fahrenheita: ( c  ° C ×9°F/5°C) + 32 °F = ( c × 1,8) °F + 32 °F = f  °F

Istnieje również dokładna konwersja wykorzystująca równość -40 °F = -40 °C. Ponownie, f jest wartością w stopniach Fahrenheita, a c wartością w stopniach Celsjusza:

  • f  ° Fahrenheita do c  ° Celsjusza : (( f + 40) ÷ 1,8) − 40 = c .
  • c  ° Celsjusza do f  ° Fahrenheita : (( c + 40) × 1,8) − 40 = f .

Konwersja (różnica temperatur lub interwał)

Podczas przeliczania przedziału temperatury między °F a °C używany jest tylko współczynnik, bez żadnej stałej (w tym przypadku przedział ma taką samą wartość liczbową w kelwinach jak w stopniach Celsjusza):

  • f  ° Fahrenheita do c  ° Celsjusza lub Kelvina: f  ° F ×5°C/9°F = F/1,8 °C = c  °C = c  K
  • c  °Celsjusza do f  °Fahrenheita: c  °C ×9°F/5°C °F = ( c × 1,8) °F = f  °F

Historia

Daniel Gabriel Fahrenheit , pionier standaryzowanych pomiarów temperatury i twórca ery precyzyjnej termometrii . Wynalazł termometr rtęciowy w szkle (pierwszy powszechnie stosowany, praktyczny, dokładny termometr) oraz skalę Fahrenheita (pierwszą powszechnie stosowaną standardową skalę temperatury).

Fahrenheit zaproponował swoją skalę temperatury w 1724 roku, opierając ją na dwóch punktach odniesienia temperatury. W jego początkowej skali (która nie jest ostateczną skalą Fahrenheita), punkt zerowy określano umieszczając termometr w „mieszance lodu , wody i salis Armoniaci [tłum. chlorek amonu ] lub nawet soli morskiej”. Ta kombinacja tworzy system eutektyczny, który automatycznie stabilizuje swoją temperaturę: 0 ° F zdefiniowano jako tę stabilną temperaturę. Drugi punkt, 96 stopni, to w przybliżeniu temperatura ludzkiego ciała ( sanguine hominis sani , krew zdrowego człowieka). Trzeci punkt, 32 stopnie, oznaczono jako temperaturę lodu i wody „bez wspomnianych soli”.

Według niemieckiej historii, Fahrenheit faktycznie wybrał najniższą temperaturę powietrza zmierzoną w swoim rodzinnym mieście Danzig (Gdańsk, Polska ) w zimie 1708/09 jako 0 ° C, a dopiero później miał potrzebę, aby być w stanie dokonać tej wartości powtarzalna przy użyciu solanki.

Według listu, który Fahrenheit napisał do swojego przyjaciela Hermana Boerhaave'a , jego skala została zbudowana na podstawie pracy poznanego wcześniej Ole Rømera . W skali Rømera solanka zamarza do zera, woda zamarza i topi się w 7,5 stopnia, temperatura ciała 22,5, a woda wrze przy 60 stopniach. Fahrenheit pomnożył każdą wartość przez cztery, aby wyeliminować ułamki i uczynić skalę bardziej drobnoziarnistą . Następnie ponownie skalibrował swoją wagę, używając temperatury topnienia lodu i normalnej temperatury ludzkiego ciała (które wynosiły 30 i 90 stopni); dostosował skalę tak, aby temperatura topnienia lodu wynosiła 32 stopnie, a temperatura ciała 96 stopni, tak aby 64 przedziały oddzielały te dwa, pozwalając mu na zaznaczenie linii stopni na swoich instrumentach przez proste przecięcie przedziału sześć razy (ponieważ 64 to 2 do szóstej potęgi).

Fahrenheit wkrótce potem zaobserwował, że przy użyciu tej skali woda wrze w temperaturze około 212 stopni. Wykorzystanie punktów zamarzania i wrzenia wody jako stałych punktów odniesienia termometru stało się popularne po pracach Andersa Celsjusza, a te stałe punkty zostały przyjęte przez komitet Royal Society pod przewodnictwem Henry'ego Cavendisha w 1776 roku. W tym systemie skala Fahrenheita jest nieco przedefiniowana, tak że temperatura zamarzania wody wynosi dokładnie 32 ° F, a temperatura wrzenia jest dokładnie 212 ° F lub 180 stopni wyższa. Z tego powodu normalna temperatura ludzkiego ciała wynosi w przybliżeniu 98,6° (temperatura w jamie ustnej) na skorygowanej skali (podczas gdy była to 90° na pomnożeniu Rømera przez Fahrenheita i 96° na jego oryginalnej skali).

We współczesnej skali Fahrenheita 0 ° F nie odpowiada już temperaturze eutektycznej solanki chlorku amonu, jak opisano powyżej. Zamiast tego ta eutektyka ma temperaturę około 4 °F w końcowej skali Fahrenheita.

Skala temperatury Rankine'a oparto na skali temperatury Celsjusza, z zera, co stanowi absolutną wartość zero , a nie.

Stosowanie

  Kraje, w których stosuje się stopnie Fahrenheita (°F).
  Kraje, w których stosuje się zarówno stopnie Fahrenheita (°F), jak i Celsjusza (°C).
  Kraje, w których stosuje się stopnie Celsjusza (°C).
Termometr CF.svg

Skala Fahrenheita była podstawowym standardem temperatury dla celów klimatycznych, przemysłowych i medycznych w krajach anglojęzycznych do lat 60. XX wieku. Pod koniec lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych skala Celsjusza zastąpiła stopnie Fahrenheita w prawie wszystkich tych krajach — z godnym uwagi wyjątkiem Stanów Zjednoczonych i w niektórych przypadkach Wielkiej Brytanii — zwykle podczas ich ogólnego procesu metrykalnego .

Fahrenheit jest używany w Stanach Zjednoczonych, ich terytoriach i stanach stowarzyszonych (wszystkie obsługiwane przez US National Weather Service ), a także na Kajmanach i Liberii do codziennych zastosowań. Na przykład prognozy pogody w USA, gotowanie żywności i temperatury zamarzania są zwykle podawane w stopniach Fahrenheita. Naukowcy, w tym meteorolodzy, we wszystkich krajach stosują stopnie Celsjusza lub kelwiny.

Na początku XX wieku Halsey i Dale zasugerowali, że powody sprzeciwu wobec stosowania systemu stopni Celsjusza (obecnie Celsjusza) w USA obejmowały większy rozmiar każdego stopnia Celsjusza i niższy punkt zerowy w systemie Fahrenheita.

Kanada uchwaliła ustawodawstwo faworyzujące Międzynarodowy System Jednostek Jednostek , zachowując jednocześnie prawne definicje tradycyjnych kanadyjskich jednostek imperialnych. Kanadyjskie prognozy pogodowe są przekazywane w stopniach Celsjusza ze sporadycznymi odniesieniami do Fahrenheita, zwłaszcza w przypadku transmisji transgranicznych. Fahrenheit jest nadal używany w praktycznie wszystkich kanadyjskich piekarnikach. Sprzedawane w Kanadzie termometry, zarówno cyfrowe, jak i analogowe, wykorzystują zwykle skalę Celsjusza i Fahrenheita.

Europejski symbol prania dla „Prać w 40 °C”

W Unii Europejskiej obowiązkowe jest stosowanie kelwinów lub stopni Celsjusza podczas podawania temperatury do celów „gospodarczych, zdrowia publicznego, bezpieczeństwa publicznego i administracyjnych”, chociaż stopnie Fahrenheita mogą być używane razem ze stopniami Celsjusza jako jednostka dodatkowa. Na przykład symbole prania używane w Wielkiej Brytanii są zgodne z zaleceniami normy ISO 3758:2005, pokazując temperaturę wody w pralce tylko w stopniach Celsjusza. Odpowiednik etykiety w Ameryce Północnej używa od jednej do sześciu kropek do oznaczenia temperatury z opcjonalną temperaturą w stopniach Celsjusza.

Choć historycznie popularny, Fahrenheit nie jest powszechnie używany w Wielkiej Brytanii w codziennych rozmowach. W sektorach nieuregulowanych, takich jak dziennikarstwo, użycie Fahrenheita w Wielkiej Brytanii nie ma ustalonego wzorca, a stopnie Fahrenheita pojawiają się czasem obok stopni Celsjusza. The Daily Telegraph nie wspomina Fahrenheita na swojej codziennej stronie pogodowej, podczas gdy The Times ma również całodzienną stronę pogodową, ale ma tabelę konwersji Celsjusza na Fahrenheita. Publikując wiadomości, niektóre brytyjskie brukowce przyjęły tendencję do używania stopni Celsjusza w nagłówkach i w dyskusjach dotyczących niskich temperatur oraz Fahrenheita dla temperatur średnich i wysokich. W lutym 2006 roku autor artykułu w The Times zasugerował, że uzasadnieniem było podkreślenie: „-6°C” brzmi chłodniej niż „21°F”, a „94°F” brzmi bardziej imponująco niż „34°C”. .

Reprezentacja symbolu Unicode

Unicode dostarcza symbol Fahrenheita w punkcie kodowym U+2109 STOPIEŃ FAHRENHEITA . Jest to jednak znak zgodności zakodowany w celu zapewnienia zgodności w obie strony ze starszymi kodowaniami. Standard Unicode wyraźnie odradza używanie tego znaku: „Sekwencja U+00B0 ° STOPNI ZNAK + U+0046 F LATIN CAPITAL LITE F jest preferowana w stosunku do U+2109 DEGREE FAHRENHEIT , a te dwie sekwencje należy traktować jako identyczne do wyszukiwania ”.

Zobacz też

Przypisy

Uwagi i referencje

Zewnętrzne linki

  • "Jednostki SI - Temperatura" . nist.gov . Narodowy Instytut Standardów i Technologii (Departament Handlu USA). 15 listopada 2019 . Źródło 25 luty 2020 .