Temperaturskalor: Celsius, Fahrenheit, Kelvin och Rankine

Temperatur är en egenskap hos materia som representerar den inre rörelsen hos de partiklar som utgör den. Instrumentet som används för att mäta det är termometern.

De vanligaste temperaturskalorna idag är:

• Celsius eller Celsius skala (ºC)
• Fahrenheit-skala (ºF)
• Kelvinskalan (K)

Det finns en fjärde skala, Rankine-skalan, som inte används. Varje skala är baserad på vissa fenomen eller fasta punkter, som tjänade till att definiera mätområdet och graderna. Till exempel definierades Celsiusskalan från vattnets smältpunkt och kokpunkt.

Absolut noll är den kallaste temperaturen som kan registreras. Detta händer eftersom partiklarnas hastighet eller deras kinetiska energi blir noll, det vill säga att partiklarna stannar.

Ekvivalenserna för absolut noll i de olika skalorna är:

• Celsius: -273ºC
• Fahrenheit: -459,7ºF
• Kelvin: 0K

Fahrenheit skala

Fahrenheitskalan är temperaturskalan som används i bland annat USA, Liberia och Bahamas. Dess symbol är °F och den läses i grader Fahrenheit.

Fysikern Daniel Fahrenheit (1686-1736) beskrev skalan som bär hans namn 1724. Den är baserad på två fasta punkter: temperaturen vid vilken vattnet fryser (32ºF) och temperaturen vid vilken vattnet kokar (212ºF). Skillnaden mellan dessa två punkter är 180 grader, så varje grad representerar 1/180.

Ursprungligen formulerade Fahrenheit skalan med hjälp av tre fasta punkter: den högsta punkten var temperaturen på människokroppen (96ºF), Mittpunkten var temperaturen för en blandning av is och vatten (32ºF), och den lägsta punkten var temperaturen för en blandning av lika delar is, salt och vatten (0ºF).

För att omvandla grader Fahrenheit från grader Celsius används följande formel:

Temperatur i grader Fahrenheit = (9/5 temperatur i grader Celsius) + 32

Det vill säga: temperaturen i grader Fahrenheit är lika med nio femtedelar av temperaturen i grader Celsius plus 32. Om vi ​​till exempel vill konvertera rumstemperaturen från 23 ºC till ºF gör vi följande:

TºF=9/5 x (23 ºC) + 32= 41,4 +32= 73,4 ºF.

Så, 23ºC är lika med 73,4ºF. Fahrenheitskalan och Celsiusskalan skär varandra vid -40º, det vill säga -40ºC är lika med -40ºF.

Celsius eller Celsius skala

Celsiusskalan är den mest använda temperaturskalan i världen. Dess symbol är ºC och det läses grader Celsius eller Celsius.

År 1742 föreslog den svenske astronomen Anders Celsius (1701-1744) två fasta punkter för att göra sin skala på temperatur: smältpunkten för is skulle representera 0 ºC och kokpunkten för vatten skulle vara 100 °C

Celsiusskalan och Kelvinskalan är relaterade med formeln:

Temperatur i grader Celsius (ºC) = Temperatur i Kelvin (K) - 273,15

Till exempel vill vi konvertera 300 K till Celsius. För att göra detta subtraherar vi 273,15 från 300 K:

TºC=300K-273,15= 26,85ºC

Det vill säga, 300K är 26,85 ºC.

Kelvin skala

Kelvin är enheten för temperatur i det internationella systemet och den mest använda i vetenskapliga sammanhang. Dess symbol är K och den läses kelvin. Till exempel har solkoronan en temperatur på 1 miljon kelvin, medan solens inre mäter 10 miljoner kelvin.

För att definiera kelvin, måste vi veta att trippelpunkten för vatten är den punkt där vi kan hitta vatten i dess tre tillstånd: flytande, fast och gas.

Denna temperatur fastställdes till 273,16 K genom internationell överenskommelse 1954. Därför definieras en kelvin som fraktionen 1/273,16 av den termodynamiska temperaturen för vattnets trippelpunkt.

Kelvinskalan är den enda som bygger på termodynamiska principer och inte på hur ett visst material beter sig.

William Thomson (1824-1907), känd som Lord Kelvin, banade väg för begreppet absolut temperatur i termodynamiska termer. Han insisterade på att begreppet absolut temperatur inte skulle vara knutet till någon egenskap av något särskilt materialämne, och den temperaturen bör vara en fysisk kvantitet mätbar.

Rankine skala

Rankine-skalan är en termodynamisk temperatur som har symbolen ºR och avläses grader rankin. Det får detta namn av ingenjören och fysikern William Rankine som föreslog det 1859.

Rankine-skalan använder graden som Fahrenheit-graden, men mäts från absoluta noll som Kelvin-skalan. Denna skala är för närvarande utfasad.

Omvandlingsformler mellan temperaturskalor

Genom att känna till sambanden mellan varje temperaturskala kan vi göra motsvarande omvandlingar enligt följande formler:

start ºC	Med start från K	Börjar i °F	Från ºR
vid ºC	-	TC=TK-273.15	TC=5/9(TF-32)	TC=5/9TR-273.15
A K	T\K=Tc +273	-	TK=5/9(TF+459.67)	TK=5/9TR
vid °F	TF=9/5TC +32	TF=9/5TK-459.67	-	TF=TR-459.67
A ºR	TR=9/5TC+491.67	TR=9/5TK	TR=TF+459.67	-

Du kanske också är intresserad av att se:

• Skillnaden mellan värme och temperatur
• Konduktion, konvektion och strålning
• Materiens tillstånd och materiens egenskaper

Referenser

Machin, G. (2017) Kapitel 4 Temperaturskalor: dåtid, nutid och framtid: 1700-2050. I: Cooper M, Grozler J. Precisa Dimensions En historia av enheter från 1791-2018. IOP-publicering

Temperatur- och termometriska skalor. I: Slavat, J (regissör) (1988) Salvat Encyclopedia of Science and Technology- volym 13. Salvat redaktörer. Barcelona, ​​Spanien.

Zayn, S. (2021) Termodynamik och statistisk mekanik. IOP-publicering.