Температурная шкала Фаренгейта, Цельсия, Кельвина
Самыми известными, на данный момент, температурными шкалами являются шкалы Фаренгейта, Цельсия и Кельвина.
Температурная шкала Фаренгейта наиболее популярна в США. Измеряется температура в градусах, например, 48,2°F(сорок восемь и два градуса по Фаренгейту), символ F указывает, что используется шкала Фаренгейта.
Европейцы привыкли к температурной шкале Цельсия, которая измеряет температуру также в градусах, например, 48,2°C (сорок восемь и два градуса по Цельсию), символ С указывает, что используется шкала Цельсия.
Ученым более привычно оперировать с температурной шкалой Кельвина. До 1968 года кельвин официально именовался градусом Кельвина, потом было принято решение именовать значение температуры, измеренной по шкале Кельвина, просто в кельвинах (без градусов), например, 48,2 К (сорок восемь и два кельвина).
Даниель Габриель Фаренгейт свою шкалу изобрел в 18 веке, занимаясь изготовлением термометров в Амстердаме. За нулевую точку температуры Фаренгейт взял температуру замороженного раствора соли, который в то время использовался для получения низких температур в лабораторных условиях. Значение в 32°F немецкий физик установил для температуры плавления льда и замораживания воды (при повышении и понижении температуры соответственно). В соответствии с полученной шкалой, температура закипания воды равна 212°F.
В том же 18 веке шведский ученый Андерс Цельсий изобрел свою температурную шкалу, в основе которой лежит температура замерзания (0°C) и закипания (100°C) чистой воды при нормальном атмосферном давлении.
Шкала Кельвина была изобретена в 19 веке британским ученым Уильямом Томсоном, который впоследствии получил почетный титул барона Кельвина. В основу своей температурной шкалы Томсон положил понятие абсолютного нуля. Позднее шкала Кельвина стала основной в физике, и сейчас через нее определяются системы Фаренгейта и Цельсия.
По своей сути температура любого объекта характеризует меру движения его молекул - чем быстрее движутся молекулы, тем выше температура объекта, и наоборот. Чем ниже температура, тем молекулы движутся медленнее. При абсолютном нуле (0 К) молекулы останавливаются (чего в природе быть не может). По этой причине, достичь температуры абсолютного нуля или еще более низких температур невозможно.
Надо сказать, что градуировка шкал Кельвина и Цельсия совпадают (один градус Цельсия равен одному кельвину), а 0 К = -273,15°C.
Таким образом, связать температурные шкалы Кельвина и Цельсия очень просто:
K = C+273,15 C = K-273,15
Попробуем связать шкалы Цельсия и Фаренгейта.
Как известно, вода замерзает при 32°F и 0°C: 32°F=0°C. Закипает вода при 212°F и 100°C: 212°F=100°C.
Таким образом, на 180 градусов шкалы Фаренгейта приходится 100 градусов шкалы Цельсия (соотношение 9/5): 212°F-32°F=100°C-0°C.
Также следует учесть, что нулевая точка шкалы Цельсия соответствует 32-градусной точке шкалы Фаренгейта.
Учитывая вышеизложенные соответствия двух шкал, выводим формулу перевода температуры из одной шкалы в другую:
С = (5/9)·(F-32) F = (9/5)·C+32
Если решить данную систему уравнений, можно узнать, что -40°C = -40°F - это единственная температура, при которой значение обеих шкал совпадают.
Действуя аналогичным образом, связываем шкалы Кельвина и Фаренгейта:
F = (9/5)·(K-273,15)+32 = (9/5)K-459,67 K = (5/9)·(F+459,67)
