Шууд хөрвүүлэлт: Фаренгейтээс Кельвин
Фаренгейт (°F) температур оруулахад энэ хуудас тэр даруй Кельвин (K) хэмжигдэхүүн дэх эквивалент температурыг буцаана. Энэ нь хоёр масштабын градусын хэмжээ болон тэг цэгийн ялгааг тооцсон нэг алхамт аффин хувиргалтыг гүйцэтгэдэг.
Энэ хуудас юугаараа онцлог вэ
Цельсийн болон Кельвиний хооронд хөрвүүлэх (хоёр масштаб ижил градусын хэмжээтэй тул энгийн нэмэх үйлдэл) -ээс ялгаатай нь Фаренгейт-Кельвин хөрвүүлэлт гурван хэсэгтэй тооцоолол шаарддаг: 32-ыг хасах, 5⁄9-ээр үржүүлэх, дараа нь 273.15-ыг нэмэх. K = (°F − 32) × 5⁄9 + 273.15 томьёо нь шугаман үржүүлэгч биш, харин аффин хувиргалт юм. Кельвин нь үнэмлэхүй масштаб учраас үр дүн 0 K-аас доош буудаггүй; −459.67 °F-ээс доош ямар ч Фаренгейт утга нь физикийн хувьд тодорхойгүй сөрөг Кельвин үр дүнг өгөх тул хуудас ийм оролтыг хүчингүй гэж тэмдэглэх ёстой.
Томьёо ба түүний утга
Хөрвүүлэлтийн томьёо нь дараах хэлбэртэй байна:
K = (°F − 32) × 5/9 + 273.15
Энэ томьёоны хэсэг бүр тодорхой утгатай:
°F − 32: Фаренгейтийн тэг цэгийг (Дэниел Фаренгейтийн хэрэглэж байсан давс-мөсний хольцын хамгийн хүйтэн цэг) Цельсийн масштабын тэг цэг рүү (усны хөлдөх цэг) шилжүүлнэ. Фаренгейтэд ус 32 °F-д хөлддөг.× 5/9: Фаренгейтийн градусын хэмжээг Кельвин (мөн Цельсийн) градусын хэмжээнд хувиргана. Учир нь 1 °F нь 1 K (эсвэл 1 °C) -ийн 5/9-тэй тэнцүү. Энэ нь Фаренгейтэд хөлдөх ба буцлах цэгийн хооронд 180 градусын зай (212 − 32 = 180), Цельсид 100 градусын зайтай байдагтай холбоотой.+ 273.15: Цельсийн үнэмлэхүй тэг цэгийн (0 °C = 273.15 K) нөхцөлөөс Кельвиний үнэмлэхүй масштаб руу шилжүүлнэ. Энэ нь Цельсийн масштабыг Кельвиний масштабтай холбох офсет юм.
Энэ томьёо нь шугаман (зөвхөн үржүүлэх) биш аффин хувиргалт (үржүүлэх ба нэмэх) юм. Учир нь хоёр масштаб тэг цэгээрээ ялгаатай. Жишээ нь, усны хөлдөх цэгийг хөрвүүлье:
K = (32 − 32) × 5/9 + 273.15 = 0 × 5/9 + 273.15 = 273.15 K
Усны буцлах цэгийг хөрвүүлье:
K = (212 − 32) × 5/9 + 273.15 = 180 × 5/9 + 273.15 = 100 + 273.15 = 373.15 K
Оролт, гаралт, заагч тохиолдлууд
Оролт: Фаренгейт градусаар илэрхийлсэн температурын утга (жишээ нь, 212 °F).
Гаралт: Кельвин (K) -ээр илэрхийлсэн эквивалент температур. Гаралтын нарийвчлал нь хэрэглэгчийн оруулсан аравтын бутархайн тоотой тохирч байх ёстой. Жишээ нь, 212-ыг оруулбал 373.15 K гарна. Харин 212.000-ыг оруулбал 373.150 K гарна.
Заагч тохиолдлууд:
- Үнэмлэхүй тэг:
- Фаренгейтэд үнэмлэхүй тэг нь −459.67 °F байна.
- Хэрэв оролтын утга −459.67 °F байвал тооцоо дараах байдалтай байна: K = (-459.67 − 32) × 5/9 + 273.15 = -491.67 × 5/9 + 273.15 = -273.15 + 273.15 = 0 K
- Энэ үр дүн зөв юм.
- Үнэмлэхүй тэгээс доош:
- Хэрэв оролтын утга −459.67 °F-ээс доош байвал (жишээ нь, -500 °F) тооцоо сөрөг Кельвин утга өгнө.
- Сөрөг Кельвин температур нь физикийн хувьд тодорхойлогдоогүй тул хуудас ийм оролтыг хүчингүй болгож, "Температур үнэмлэхүй тэгээс доош" гэх мэт алдаа өгөх ёстой.
- Бутархай оролт:
- Хуудас нь 98.6 °F (хүний биеийн хэвийн температур) гэх мэт бутархай утгуудыг зөв боловсруулах ёстой.
- Жишээ нь: K = (98.6 − 32) × 5/9 + 273.15 = 66.6 × 5/9 + 273.15 = 37 + 273.15 = 310.15 K
- Нарийвчлалын талаар:
- Хуудас завсрын алхамуудыг дугуйрдаггүй, тасладаггүй. Эцсийн гаралтын нарийвчлал нь оролтын аравтын бутархайн тоотой тохирно. Энэ нь хэрэглэгчийн хүлээлтийг хангаж, тооцооллын илүүдэл нарийвчлалыг харуулахгүй байх зорилготой.
- Хэрэв боломжтой бол тооцооллыг яг рационал арифметик ашиглан гүйцэтгэнэ. Жишээ нь, (98.6 − 32) = 66.6, 66.6 × 5/9 = 37 гэх мэт.
Хэнд энэ хуудас хэрэгтэй вэ
Энэ хэрэгсэл нь Фаренгейтийн хэрэглээ түгээмэл орчин (жишээ нь, АНУ-ын өдөр тутмын цаг уур, зарим үйлдвэрлэлийн процесс) ба Кельвин заавал байх шаардлагатай шинжлэх ухааны орчин (термодинамик, SI нэгжүүд) хоорондын гүүр болдог.
- Эрдэмтэд ба инженерүүд: Фаренгейтээр бүртгэгдсэн термодинамик өгөгдөлтэй ажилладаг боловч SI нэгж (Кельвин) -ээр үр дүнг тайлагнах шаардлагатай хүмүүс. Хийн хууль (PV = nRT) зэрэг тооцоололд Кельвиний үнэмлэхүй масштаб зайлшгүй шаардлагатай.
- Цаг уурчид: АНУ-ын түүхэн температурын бичлэгүүдийг дэлхийн уур амьсгалын загварт оруулахын тулд Кельвин рүү хөрвүүлдэг мэргэжилтнүүд.
- Оюутнууд: Харьцангуй (Фаренгейт, Цельси) ба үнэмлэхүй (Кельвин) температурын масштабуудын ялгааг судалж байгаа хүмүүс. Аффин хувиргалтын ойлголтыг бодит жишээгээр ойлгоход тусалдаг.
- Хоббичид: Сенсор нь Фаренгейтээр уншигдах боловч физикийн тооцоололд (жишээ нь, тохируулга хийх, шар айраг исгэх процесс) Кельвин шаардлагатай төхөөрөмж барьж эсвэл тохируулж байгаа хүмүүс.
- Олон улсын хамтын ажиллагаа: Фаренгейт ба Кельвиний хэмжилтүүдийг хольсон өгөгдлийн сангуудыг нэгтгэж байгаа судлаачид. Алдаа гаргахгүй байхын тулд найдвартай, ойлгомжтой хөрвүүлэгч хэрэгсэл хэрэгтэй.
Нийтлэг жишиг цэгүүд
Фаренгейт ба Кельвин масштабуудын хоорондын хамаарлыг ойлгоход туслах хэд хэдэн нийтлэг жишиг цэгүүд байдаг.
| Тайлбар | Фаренгейт (°F) | Тооцоо | Кельвин (K) |
|---|---|---|---|
| Үнэмлэхүй тэг | -459.67 | (-459.67 − 32) × 5/9 + 273.15 | 0 |
| Усны хөлдөх цэг | 32 | (32 − 32) × 5/9 + 273.15 | 273.15 |
| Өрөөний температур (ойролцоогоор) | 70 | (70 − 32) × 5/9 + 273.15 ≈ 294.26 | |
| Хүний биеийн хэвийн температур (ойролцоогоор) | 98.6 | (98.6 − 32) × 5/9 + 273.15 | 310.15 |
| Усны буцлах цэг | 212 | (212 − 32) × 5/9 + 273.15 | 373.15 |
Эдгээр жишиг цэгүүд нь тооцооллын үнэн зөвийг шалгахад тусална.
Түгээмэл асуултууд (FAQ)
Асуулт 1: Би хөрвүүлэлтийн үр дүнг хэрхэн шалгах вэ? Дээрх хүснэгтэд өгөгдсөн жишиг цэгүүдийг ашиглана уу. Жишээ нь, 32 °F оруулахад 273.15 K гарах ёстой. 212 °F оруулахад 373.15 K гарах ёстой.
Асуулт 2: Хэрэв би аравтын бутархайгүй бүхэл тоо оруулбал яах вэ? Гаралт нь бүхэл тоон хэлбэртэй байх боловч арын тооцоонд яг томьёо хэрэглэгдэнэ. Жишээ нь, 100 °F оруулахад K = (100 − 32) × 5/9 + 273.15 = 68 × 5/9 + 273.15 ≈ 310.928 K гэсэн үр дүн гарна. Хуудас энэ утгыг хэдэн аравтын бутархайгаар харуулах нь хэрэгжилтээс хамаарна (жишээ нь, 310.93 K эсвэл 310.928 K).
Асуулт 3: Яагаад би Фаренгейтийг Кельвин рүү хөрвүүлэхийн тулд зүгээр л нэг тоогоор үржүүлж болохгүй гэж? Учир нь Фаренгейт ба Кельвин масштабууд нь зөвхөн градусын хэмжээгээрээ (1 °F нь 1 K-ийн 5/9-тэй тэнцүү) төдийгүй тэг цэгээрээ (Фаренгейтийн 0 нь Кельвиний 0-тэй тэнцүү биш) ялгаатай. Энэ бол аффин хувиргалт юм. Зөвхөн ижил тэг цэгтэй масштабуудыг (Кельвин ба Цельс зэрэг) шугаман үржүүлэгчээр хөрвүүлж болно.
Асуулт 4: −459.67 °F-ээс бага температур оруулахад юу болох вэ? Хуудас энэ оролтыг хүчингүй гэж үзэж, "Температур үнэмлэхүй тэгээс доош" гэх мэт алдааны мэдэгдэл харуулах ёстой. Учир нь ийм Фаренгейт температур нь −273.15 °C буюу 0 K-ээс доош температурт тохирох бөгөөд энэ нь физикийн хувьд боломжгүй юм.
Асуулт 5: Кельвин ба Цельсийн хооронд ямар ялгаа байдаг вэ? Кельвин ба Цельс нь ижил "хэмжээний" градустай (1 K = 1 °C) боловч өөр тэг цэгтэй. Кельвин нь үнэмлэхүй тэгээс (0 K = -273.15 °C) эхэлдэг бол Цельс нь усны хөлдөх цэгээс (0 °C = 273.15 K) эхэлдэг. Тиймээс Кельвин руу хөрвүүлэхийн тулд К = °C + 273.15 томьёог ашигладаг бөгөөд энэ нь зөвхөн нэмэх үйлдэл юм (аффин хувиргалт). Фаренгейт-Кельвин хөрвүүлэлт нь градусын хэмжээ болон тэг цэгийн ялгааг хоёуланг нь тооцдог.
Асуулт 6: Үнэмлэхүй тэг гэж юу вэ, яагаад энэ нь чухал вэ? Үнэмлэхүй тэг (0 K) нь термодинамикийн хувьд хүрэх боломжгүй хамгийн бага температур юм. Энэ температурт атомын бүх дулааны хөдөлгөөн зогсдог. Фаренгейтэд энэ нь −459.67 °F байна. Энэ нь Кельвин масштабын тодорхойлох зарчим бөгөөд яагаад Кельвин хэмжигдэхүүн сөрөг байж болохгүйг тайлбарладаг.