ከፋራንሃይት ወደ ኬልቪን

የፋረንሃይት ወደ ኬልቪን ልወጣ መጣፍ

የፋረንሃይት እና ኬልቪን ልኬቶች መሠረታዊ ልዩነቶች

የሙቀት መጠንን ከፋረንሃይት (°F) ወደ ኬልቪን (K) መቀየር በጣም ቀላል በሆነ የመስመር ተባዝ ብቻ አይከናወንም። ምክንያቱም ሁለቱ ልኬቶች የተለያየ የዲግሪ መጠን እና የተለያየ ዜሮ ነጥብ አላቸው። ፋረንሃይት የዳንኤል ፋረንሃይት ስም የሚሸከም ሲሆን፣ በ1734 ዓ.ም. አካባቢ የተፈለሰፈው ልኬት ነው። የውሃ ቅዝቃዜን 32°F፣ የውሃ መፍላትን 212°F አድርጎ ይገልጻል። በመካከላቸው 180 ዲግሪዎች አሉ። ኬልቪን ግን በሎርድ ኬልቪን (ዊሊያም ቶምሰን) የተፈለሰፈው ፍጹም የሙቀት ልኬት ሲሆን፣ ዜሮው አብሶሉት ዜሮ ነው። የውሃ ቅዝቃዜ 273.15 ኬልቪን፣ መፍላት 373.15 ኬልቪን ነው። አንድ ዲግሪ ኬልቪን ከአንድ ዲግሪ ሴልሺየስ ጋር ተመሳሳይ መጠን አለው፣ ነገር ግን የዜሮ ነጥቡ ይለያል። የፋረንሃይት እና የሴልሺየስ ሬሾ 1°F = 5/9 °C ነው። እንደዚሁም 1°F = 5/9 ኬልቪን ነው። ይህም ከ180/100 = 9/5 ወደ ተገላቢጦሽ የሚገኝ ነው።

የአሰራር ዘዴው፡ አፊን ትራንስፎርሜሽን

የፋረንሃይት ወደ ኬልቪን መቀየር የሚፈለገው ቀመር K = (°F − 32) × 5/9 + 273.15 ነው። ይህ ቀመር የሚባለው "አፊን ትራንስፎርሜሽን" (affine transformation) ነው። በቀላል አነጋገር፣ ባለ ሁለት ደረጃ ስሌት አለው፦ መጀመሪያ የፋረንሃይት ዋጋውን 32 በማነስ፣ ከዚያ በ5/9 በማባዛት፣ ከዚያ 273.15 በመጨመር። ይህ ከሴልሺየስ ወደ ኬልቪን ቀለል ያለው የመደመር ስሌት (K = °C + 273.15) ፈጽሞ የተለየ ነው። ሴልሺየስ እና ኬልቪን አንድ አይነት የዲግሪ መጠን ስላላቸው፣ በ273.15 መጨመር ብቻ በቂ ነው። ፋረንሃይት ግን ሁለቱንም ማስተካከል ያስፈልገዋል፦ የዲግሪውን ልዩነት (180°F ከ100°C ጋር) እና የዜሮ ነጥብን (32°F ከ0°C ጋር)።

ለምሳሌ፦ 212°F ወደ ኬልቪን ለመቀየር፦

1. 212 - 32 = 180
2. 180 × 5/9 = 100
3. 100 + 273.15 = 373.15 ኬልቪን (የውሃ መፍላት የሙቀት መጠን)

ሌላ ምሳሌ፦ 98.6°F (የሰው አካል ሙቀት)፦

1. 98.6 - 32 = 66.6
2. 66.6 × 5/9 = 37 (በትክክል 37)
3. 37 + 273.15 = 310.15 ኬልቪን

ትክክለኛ ውጤት ለማግኘት ቀመሩ እና የስሌት ዘዴ

የእኛ መሳሪያ ከላይ የተጠቀሰውን ቀመር ብቻ ይጠቀማል። ምንም አይነት የማድረስ ወይም የመቁረጥ እርምጃ አይኖርም። ውጤቱ ልክ እንደ ገበታው የአስርዮሽ ቦታ ብዛት ነው። ለምሳሌ፣ 212°F ከተጻፈ 373.15 ኬልቪን ይሆናል። 212.0°F ከተጻፈ ደግሞ 373.15 ኬልቪን ነው፣ ምክንያቱም 0.0 የአስርዮሽ ቦታ ብዛት ሳይሆን ትክክለኝነትን ያመለክታል። ግን ተጠቃሚው 212.00°F ከጻፈ፣ ውጤቱ 373.150 ኬልቪን ይመለሳል። ይህ ዘዴ ሳይንሳዊ ስሌቶችን ያመቻቻል። በመሳሪያው ውስጥ ምንም ተጨማሪ ሞዴል ወይም አቶማቲክ ማጠቃለያ የለም። ትክክለኛው ሂሳብ ተተግብሯል።

አንዳንድ ተጠቃሚዎች በስህተት የሚታሰበው ነገር፦ "K = °F × 5/9 + 273.15" ብቻ ነው ብለው ያስባሉ። ይህ ስህተት ነው። "-32" የሚባለው እርምጃ አስፈላጊ ነው። ሌላ የተለመደ ስህተት ደግሞ የ5/9 ክፍልፋይን በ0.5556 መተካት ነው። ይህ ተቀባይነት ያለው ቢሆንም፣ ትክክለኝነቱ አነስተኛ ነው። ለምሳሌ፣ 32°F ከ0°C ጋር እኩል ሲሆን፣ በ0.5556 በማባዛት 0 አይሆንም። ስለዚህ ክፍልፋዩን በትክክል መጠቀም ወይም ቢያንስ 5/9 = 0.555555... መጠቀም ያስፈልጋል።

የአብሶሉት ዜሮ ወሰን እና ልዩ ሁኔታዎች

ኬልቪን ፍጹም ልኬት ነው። ዜሮ ኬልቪን (0 K) አብሶሉት ዜሮ ይባላል። ይህ ማለት ከዚህ በታች ምንም አይነት የሙቀት መጠን የለም። የሙቀት መጠን ፍጹም ዜሮ ከፋረንሃይት አንጻር -459.67°F ነው። ይህ ቁጥር የሚገኘው በቀመሩ ውስጥ K=0 በማድረግ እና ለ°F በመፍታት ነው፦ 0 = (°F - 32) × 5/9 + 273.15 => °F = ( -273.15 × 9/5 ) + 32 = -459.67

በዚህ ምክንያት፣ ማንኛውም ከ -459.67°F በታች የሆነ የፋረንሃይት ግቤት አሉታዊ ኬልቪን ያስገኛል። አሉታዊ ኬልቪን አካላዊ ትርጉም የለውም። ስለዚህ መሳሪያችን እንደዚህ አይነት ግቤቶችን "ሙቀት ከአብሶሉት ዜሮ በታች" በማለት እንደ ልክ ያልሆነ ይቆጥረዋል። ከ -459.67°F በላይ የሆነ ማንኛውም እሴት (አሉታዊ ፋረንሃይትም ቢሆን) ከ0 ኬልቪን በላይ የሆነ ውጤት ያስገኛል። ለምሳሌ፣ -40°F ወደ ኬልቪን ሲቀየር፦ (-40 - 32) × 5/9 + 273.15 = (-72) × 5/9 + 273.15 = -40 + 273.15 = 233.15 ኬልቪን። ይህ አዎንታዊ ነው፣ ምንም እንኳን ፋረንሃይቱ አሉታዊ ቢሆንም።

ይህ መሳሪያ ለማን ነው የሚጠቅመው?

ይህ መሳሪያ የሚጠቅማቸው በርካታ ቡድኖች አሉ፦

• ሳይንቲስቶች እና መሐንዲሶች፦ በቴርሞዳይናሚክስ ወይም ሌላ የሙቀት ሳይንስ ዘርፍ የሚሰሩ ሰዎች፣ የእውነተኛ ሙከራ መረጃዎች በፋረንሃይት የተመዘገቡ ቢሆን፣ ወደ ኬልቪን (የSI አሃድ) ለመቀየር ያስፈልጋቸዋል። የከፍተኛ ትክክለኝነት ስሌቶች በሚፈለጉበት ጊዜ፣ የአስርዮሽ ቦታን የመጠበቅ ችሎታ አስፈላጊ ነው።

• ሜትሮሎጂስቶች፦ የአገር ውስጥ የአየር ሁኔታ ታሪካዊ መረጃዎች በአሜሪካ ውስጥ ብዙ ጊዜ በፋረንሃይት ይቀመጣሉ። እነዚህን ወደ ኬልቪን መቀየር ለአለም አቀፍ የአየር ንብረት ሞዴሎች ያስፈልጋል።

• ተማሪዎች፦ በሙቀት ልኬቶች መካከል ያለውን ልዩነት (አንጻራዊ እና ፍጹም) ሲማሩ፣ የአፊን ትራንስፎርሜሽን ምሳሌ ያገኛሉ። በሂሳብ፣ ይህ የቀጥታ መስመር ቀመር ነው (y = mx + b)።

• ሆቢስቶች፦ እንደ ሙቀት ዳሳሾች ያሉ መሣሪያዎች ሲገነቡ፣ አንዳንድ ሴንሰሮች ውፅዓቱን በፋረንሃይት ሊሰጡ ይችላሉ። ነገር ግን እንደ ተስማሚ ጋዝ ህግ (PV = nRT) ያሉ ፊዚክሳዊ ቀመሮች የሚፈልጉት ሙቀት በኬልቪን ነው።

• አለም አቀፍ ተባባሪዎች፦ የተለያዩ ሀገራት የተለያዩ ልኬቶችን ሲጠቀሙ፣ መረጃዎችን ለማዋሃድ ይህ መሣሪያ አስፈላጊ ነው።

ተዘውትረው የሚጠየቁ ጥያቄዎች (FAQ)

ጥ፦ የፋረንሃይት ወደ ኬልቪን ቀመር ለምን ሦስት እርምጃዎች አሉት?

መልስ፦ ምክንያቱም ሁለቱ ልኬቶች የተለያየ የዲግሪ መጠን እና የተለያየ ዜሮ ነጥብ አላቸው። የመጀመሪያው እርምጃ ( -32 ) የዜሮ ነጥቡን ልዩነት ያስወግዳል። ሁለተኛው እርምጃ ( × 5/9 ) የዲግሪ መጠንን ያስተካክላል። ሦስተኛው ( +273.15 ) ወደ ኬልቪን (ፍጹም) ልኬት ያመጣል።

ጥ፦ የውሃ ቅዝቃዜ በኬልቪን ምን ያህል ነው?

መልስ፦ 273.15 ኬልቪን። ይህ ከ 32°F ጋር እኩል ነው። በቀመሩ፦ (32 - 32) × 5/9 + 273.15 = 0 × 5/9 + 273.15 = 273.15 ኬልቪን።

ጥ፦ ዜሮ ፋረንሃይት ስንት ኬልቪን ነው?

መልስ፦ (0 - 32) × 5/9 + 273.15 = (-32) × 5/9 + 273.15 = -17.777... + 273.15 = 255.3722... ወደ 255.37 ኬልቪን (በሁለት አስርዮሽ) ይሆናል። በሙሉ ትክክለኝነት፦ 255.37222...

ጥ፦ ከ -459.67°F በታች የሆነ የፋረንሃይት እሴት ካስገባሁ ምን ይሆናል?

መልስ፦ ውጤቱ አሉታዊ ኬልቪን ይሆናል፣ ይህም አካላዊ ትርጉም የለውም። መሳሪያችን እንዲህ አይነት ግቤት "ከአብሶሉት ዜሮ በታች" በማለት እንደ ልክ ያልሆነ ይቆጥረዋል።

ጥ፦ መሳሪያው የአስርዮሽ ቦታን እንዴት ያስተናግዳል?

መልስ፦ ውጤቱ ልክ እንደ ገበታው የአስርዮሽ ቦታ ብዛት ይመለሳል። ምንም አይነት ማጠቃለያ ወይም በከፍተኛ ትክክለኝነት ማጣት የለም። ለምሳሌ 98.6°F ወደ 310.15 ኬልቪን ይቀየራል። ነገር ግን 98.60°F ከገባ 310.150 ኬልቪን ይሆናል።

ጥ፦ ከፋረንሃይት ወደ ኬልቪን ለመቀየር ሌላ ቀላል ዘዴ አለ?

መልስ፦ አዎ፦ በመጀመሪያ ወደ ሴልሺየስ መቀየር (°C = (°F - 32) × 5/9) ከዚያ 273.15 መጨመር። ይህ ዘዴ ለማስታወስ ቀላል ሊሆን ይችላል። ነገር ግን የእኛ መሣሪያ የሚጠቀመው በቀጥታ ነው።