Nejlepší odpověď
Žertuješ nás, že? Někteří z dalších odpovědí vám řeknou 212 F. To je pravda pouze tehdy, když je atmosférický tlak 1 ATM, řekněme na hladině moře. Zvyšte tlak okolí, zvyšuje se bod varu, takto funguje tlakový hrnec. Snižte tlak a bod varu se sníží, takto funguje výparník (výrobce čerstvé vody pro námořní loď). Zde je několik kalkulaček, ale Google se dozví více:
Voda – body varu pod vysokým tlakem
Voda – body varu při vakuovém tlaku
Odpověď
“ Jsou-li teplotní stupnice Celsia a Kelvina založeny na přírodních jevech, jako je bod mrazu a bodu varu vody a absolutní nula, jaký je logický základ stupnice Fahrenheita? ”
Nejprve vaše prohlášení již není pravdivé k 20. 5. 2019, kdy byl přepracován SI jako systém jednotek, včetně redefinice kelvinu spolu se třemi dalšími jednotkami a zásadní změny v základní filozofii. Kelvinova stupnice je nyní definována pomocí Boltzmannovy konstanty a nemá nic společného s pevnými body.
U stupnice Celsia klesá přímé vázání do pevných bodů zpět do roku 1954 (a plánovat to zpět do roku 1948), kdy byla stupnice Celsia definována jako stupnice, která je 273,15 posunutá od Kelvinovy stupnice. Tento vztah se nezměnil ani se změnou Kelvinovy stupnice v roce 2019. Tento definovaný vztah znamená, že kdykoli se změní definice Kelvinovy stupnice, stupnice Celsia se automaticky a implicitně změní odpovídajícím způsobem. Od roku 1954 do roku 2019 jsme tedy mohli z definice stupnice Celsia spolu s definicí Kelvinovy stupnice během tohoto časového rámce odvodit, že absolutní nula byla přesně na -273,15 ° C a trojný bod čisté vody byl přesně na +0,01 ° C (protože Kelvinova stupnice měla absolutní nulu přesně při 0 K a trojný bod čisté vody přesně 273,16 K, přičemž Celsiova stupnice definovaná jako offset byla přesně o 273,15 nižší). Všimněte si, že tam nebylo nic o bodu tání ledu (to, co říkáte, méně vhodně, bod tuhnutí vody), ani o bodu varu vody při standardním atmosférickém tlaku. Celsiova stupnice, jak ji chápeme a používáme dnes, vznikla v roce 1948 a nikdy neměla nic společného s bodem tání ledu a bodem varu vody, ani neměla nic společného se 100stupňovým intervalem – pokud si myslíte, že ano nebo jste omylem zaměňovali stupnici Celsia se starou stupnicí Celsia, která byla zastaralá a nahrazena touto stupnicí Celsia. Na rozdíl od všeobecného mínění stupnice Celsia není a nebyla jednoduše přejmenováním stupnice Celsia, ani nebyla stejná jako stupnice Anderse Celsia, což je matoucí kvůli podobnosti v nomenklatuře, ale současná stupnice byla pojmenovaný na jeho počest pro svou výzkumnou práci na měření teploty a dopadu změn tlaku vzduchu na teplotu tání ledu a teplotu varu vody. Neinterpretujte nyní, co jsem napsal. I když byla potřeba změnit filozofii „metrického“ měření teploty a těsně a důsledně spojit běžnou veřejnou stupnici a absolutní termodynamickou stupnici teploty a současně přestat používat název stupnice Celsia z několika dobrých důvodů, přičemž obě potřeby byly řešeny společně v roce 1948, změny nebyly provedeny kavalírsky bez péče o vztah mezi těmito dvěma stupnicemi. Byla snaha učinit hodnoty teploty na nové stupnici Celsia identické, pokud je to možné, k hodnotám na staré stupnici Celsia. Šestileté zpoždění do roku 1954 na dokončení definic nových Kelvinových a Celsiových stupnic mělo poskytnout více času na lepší experimentální výzkum teplotní hodnoty absolutní nuly na staré stupnici Celsia. samozřejmě si všichni zúčastnění uvědomili, že když se technologie měření v budoucnu dostatečně zlepší, nakonec budou zjištěny odchylky mezi stupnicemi Celsia a Celsia, což se skutečně stalo.
Opět platí, že použitelnost pevných bodů pro stupnici Celsia v letech 1954–2019 byla nepřímá odvozením z definic kombinovaných stupňů Celsia a Kelvina, nikoli přímo kvůli definici Stupnice Celsia sama o sobě. Vzhledem k tomu, že definice stupnice Celsia je odvozena z Kelvinovy stupnice, změna roku 2019 v definici Kelvinovy stupnice založená na Boltzmannově konstantě automaticky způsobila, že Celsiova stupnice byla založena na Boltzmannově konstantě a nikoli na žádné pevné body – beze změny definice stupnice Celsia.
A konečně, k vašemu konečnému cíli, stupnice Fahrenheita: Gabriel Fahrenheit prošel ve 20. letech 20. století několika iteracemi ohledně toho, jak definovat jeho teplotní stupnici (byla to první teplotní stupnice) – bod tání ledu určité solný roztok, bod tání čistého vodního ledu, teplota lidského těla,… Na základě jeho práce se lidé jako preferované pevné body usadili na 32 pro bod tání ledu a 212 pro bod varu vody. Zdá se, že tato zdánlivě zvláštní čísla vycházela z měření založených na 0 pro bod tání ledu solanky (s touhou vyhnout se potřebě negativních hodnot teploty v typických německých zimách) a 96 pro teplotu lidského těla, ať už to ve skutečnosti znamenalo mu; lidem se lépe líbilo používání pevných bodů založených na čisté vodě, které se nakonec odhadly na 32 a 212 na jeho stupnici a staly se přesně určujícími body na stupnici. Lidé považovali rozdíl 180 stupňů mezi dvěma pevnými body za rozumný v tom, že byl dělitelný prvočísly 2, 3 a 5, a byl trojnásobek počtu minut za hodinu a 1/2 počtu stupňů v kruhu. To vše bylo asi 70 let před metrickým systémem, takže se moc sil nezajímala.
Když byla stupnice Anderse Celsia vylepšena a ustálena ve 40. letech 17. století, byla jako bod tání nastavena 0. led a 100 při bodu varu vody při určitém jmenovitém tlaku (Celsius měl pevné body obrácené, aby lidé nemuseli ve švédských zimách řešit záporné hodnoty); kvůli 100 stupňovému oddělení mezi pevnými body se tato stupnice běžně označuje jako stupnice Celsia (z latiny pro 100 stupňů). Mít stejné jevy jako pevné body usnadňuje stanovení přesného vzorce vztahujícího se ke dvěma stupnicím. Tady jsme měli:
0 ° c = 32 ° F pro bod tání ledu;
100 ° c = 212 ° F pro bod varu vody.
Protože jsou obě stupnice lineární, máme dva body definující jedinečný lineární vztah mezi těmito dvěma stupnicemi:
F = 1.8 c + 32,
kde F je číselná hodnota teplota na stupnici Fahrenheita a c je číselná hodnota na stupnici Celsia.
Když stupnice Celsia nahradila stupnici Celsia, stejná Byl zachován vzorec pro převod mezi stupni Celsia a Fahrenheita za předpokladu, že rozdíly mezi stupnicemi Celsia a Celsia budou zanedbatelné. Toto rozhodnutí mělo za následek efektivní definování stupnice Fahrenheita, pokud jde o pevné body pro Celsia, tj. Absolutní nulu a trojný bod vody:
0 K = −273,15 ° C = −459,67 ° F pro absolutní nulu;
273,16 K = 0,01 ° C = 32,018 ° F pro trojný bod vody.
Tak tomu je od roku 1954, i když o 66 let později stále existují lidé, kteří věří, že stupnice Fahrenheita je definována na základě 32 pro bod tání ledu a 212 pro bod varu vody [při standardním atmosférickém tlaku]. To by mohlo znít jako negativní kritika (a opravdu to chci považovat za kritiku vzdělávacího systému v USA, že neříká věci tak, jak ve skutečnosti jsou), ale není to o nic horší než běžná paralelní víra, že stupnice Celsia je definována na základě na 0 pro bod tání ledu a 100 pro bod varu vody [při standardním atmosférickém tlaku], což je stejně nepravdivé po stejnou dobu.
Obvyklý systém měření v USA je definována mnohem méně formálně než metrický systém (nyní SI), takže může být těžké dohledat historii skutečných definic. To platí, pokud jde o definici stupnice Fahrenheita. Avšak někde na cestě před několika desítkami let se definice stupnice Fahrenheita změnila z bytí ve smyslu pevných bodů (jako stará stupnice Celsia) na definování ve stupnici Celsia ve smyslu výše uvedeného vzorce s c (pro hodnota teploty C) nahrazena C (pro hodnotu teploty Celsia), stejně jako je stupnice Celsia definována v Kelvinově stupnici od roku 1954.
Tedy, kdykoli se definice Kelvinovy stupnice změní, jako v roce 2019 to stupnice Celsia implicitně dědí paralelní změny, což zase znamená, že stupnice Fahrenheita implicitně dědí paralelní změny. Se změnou definice Kelvinovy stupnice z roku 2019 z pevné hodnoty na definující hodnotu Boltzmannovy konstanty v roce 2019 se tedy stupnice Celsia i Fahrenheita změnily z nepřímé hodnoty založené na pevných bodech na základě Boltzmannovy konstanty.
Učitelé a studenti proto nemusí zjišťovat a rozumět zvláštním hodnotám pevných bodů, které od roku 1954 do roku 2019 stejně nikdy neudělali; je v pořádku poskytnout studentům referenční rámec, který říká, že teplota tání ledu je velmi blízká 0 ° C a 32 ° F, zatímco teplota varu vody je velmi blízká 100 ° C a 212 ° F, ale netvrďte, že tyto stupnice jsou ve skutečnosti definovány tímto způsobem, ani nenaznačujte, že tyto hodnoty jsou přesné, protože ani jedna z nich není pravdivá od roku 1954.