Bedste svar
Du snyder os, ikke? Nogle af de andre, der svarer, vil fortælle dig 212 F. Det er kun sandt, når atmosfæretrykket er 1 ATM siger ved havets overflade. Forøg det omgivende tryk, kogepunktet stiger, sådan fungerer en komfur. Sænk trykket, og kogepunktet sænkes, sådan fungerer en fordamper (flådeskibsproducent for ferskvand). Her er nogle regnemaskiner, men Google for at finde ud af mere:
Vand – kogepunkter ved højt tryk
Vand – kogepunkter ved vakuumtryk
Svar
“ Hvis temperaturskalaerne Celsius og Kelvin er baseret på naturlige fænomener som vandets frysepunkt og kogepunkter og absolut nul, hvad er det logiske grundlag for Fahrenheit-skalaen? ”
Først og fremmest, din erklæring er ikke længere sand fra og med 2019-05-20, da SI som et enhedssystem blev moderniseret, herunder en omdefinering af kelvin sammen med tre andre enheder og en væsentlig ændring i den underliggende filosofi. Kelvin-skalaen er nu defineret i form af Boltzmann-konstanten og har intet at gøre med faste punkter.
For Celsius-skalaen går tabet af direkte tilknytning til faste punkter tilbage til 1954 (og planlægger at gøre det tilbage til 1948), da Celsius-skalaen blev defineret som den skala, der er en 273,15 forskudt fra Kelvin-skalaen. Dette forhold har ikke ændret sig, selv med Kelvin-skalaen i 2019. Dette definerede forhold betyder, at når definitionen af Kelvin-skalaen ændres, ændres Celsius-skalaen automatisk og implicit. Fra 1954 til 2019 kunne vi således udlede af definitionen af Celsius-skalaen sammen med definitionen af Kelvin-skalaen i løbet af denne tidsramme, at absolut nul var på nøjagtigt -273,15 ° C, og tredobbelt punkt for rent vand var på nøjagtigt +0,01 ° C (fordi Kelvin-skalaen havde absolut nul ved nøjagtigt 0 K og tredobbelt punkt for rent vand ved nøjagtigt 273,16 K, med Celsius-skalaen defineret som forskudt til at være nøjagtigt 273,15 lavere). Bemærk, at der ikke var noget derinde om isens smeltepunkt (hvad du kalder, mindre ønskeligt, frysepunktet for vand) eller kogepunktet for vand ved standard atmosfærisk tryk. Celsius-skalaen, som vi forstår og bruger den i dag, blev til i 1948 og havde aldrig noget med isens smeltepunkt og vandets kogepunkt at gøre og havde heller ikke noget at gøre med et 100 graders interval – hvis du tror, det gør eller gjorde du forkert forveksler Celsius-skalaen med den gamle celsius-skala, som blev udfaset og erstattet af denne Celsius-skala. I modsætning til den almindelige opfattelse er Celsius-skalaen ikke og var ikke blot en omdøbning af celsius-skalaen, og den var heller ikke den samme som Anders Celsius-skalaen, hvilket er forvirrende på grund af ligheden i nomenklaturen, men den nuværende skala var udnævnt til hans ære for sit forskningsarbejde om måling af temperatur og virkningen af ændringer i lufttryk på isens smeltepunkt og vandets kogepunkt. Nu skal du ikke fortolke det, jeg har skrevet, forkert. Skønt der var behov for at ændre filosofien om den “metriske” måling af temperatur og sammenkæde tæt og strengt den fælles, almindelige offentlige skala og en absolut, termodynamisk temperaturskala og samtidig et behov for at ophøre med at bruge navnet celsius skala af flere gode grunde, hvor begge behov blev behandlet sammen i 1948, blev ændringerne ikke udført kavalerivt uden nogen bekymring om forholdet mellem de to skalaer.Der var et ønske om at gøre temperaturværdier på den nye Celsius-skala identiske, hvis det var muligt, værdierne på den gamle celsius skala. Den 6-årige forsinkelse indtil 1954 med at færdiggøre definitionerne af de nye Kelvin og Celsius skalaer var at give mere tid til bedre eksperimentel forskning i temperaturværdien af absolut nul på den gamle celsius skala. selvfølgelig indså alle involverede, at når måleteknologien forbedres nok i fremtiden, ville der i sidste ende blive opdaget afvigelser mellem celsius- og Celsius-skalaen hvilket faktisk er sket.
Igen var anvendelsen af faste punkter for Celsius-skalaen i 1954-2019 indirekte ved afledning fra definitionerne af Celsius- og Kelvin-skalaen kombineret, ikke direkte på grund af definitionen af Celsius skala i sig selv. På grund af definitionen af Celsius-skalaen som afledt af Kelvin-skalaen, forårsagede ændringen i 2019 i definitionen af Kelvin-skalaen til at være baseret på Boltzmann-konstanten automatisk, at Celsius-skalaen var baseret på Boltzmann-konstanten og ikke på nogen fast punkter – uden nogen ændring af definitionen på Celsius-skalaen.
Endelig, til dit ultimative mål, Fahrenheit-skalaen: Gabriel Fahrenheit gennemgik flere gentagelser i 1720erne om, hvordan han definerede sin temperaturskala (hans var den første temperaturskala) – smeltepunkt for en bestemt is saltopløsning, smeltepunkt for rent vandis, menneskelig kropstemperatur, … Baseret på hans arbejde afgjorde folk 32 på smeltepunktet for is og 212 på kogepunktet for vand som de foretrukne faste punkter. Disse tilsyneladende oddball-tal synes at være resultatet af målinger baseret på 0 for saltvandens smeltepunkt (med et ønske om at undgå behovet for negative temperaturværdier i typiske tyske vintre) og 96 for menneskets kropstemperatur, uanset hvad det faktisk betød for Hej M; folk kunne godt lide brugen af faste punkter baseret på rent vand bedre, som endte med at blive estimeret som 32 og 212 på hans skala og blev de nøjagtige definerende punkter på skalaen. Folk betragtede 180 graders forskel mellem de to faste punkter som værende rimelig i at være delelig med primerne 2, 3 og 5 og var 3 gange antallet af minutter på en time og 1/2 antallet af grader i en cirkel. Alt dette var omkring 70 år før det metriske system, så der var ikke noget fokus på kræfter på 10.
Da skalaen af Anders Celsius blev justeret og afgjort i 1740erne, blev 0 sat som smeltepunkt for is og 100 ved kogepunktet for vand ved noget nominelt tryk (Celsius selv havde de faste punkter vendt, så folk ikke skulle have at gøre med negative værdier i svenske vintre); på grund af 100 graders adskillelse mellem de faste punkter blev denne skala almindeligvis benævnt celsius-skalaen (fra latin til 100 grader). At have de samme fænomener som faste punkter gør det let at etablere en nøjagtig formel, der vedrører to skalaer. Her havde vi:
0 ° c = 32 ° F for isens smeltepunkt;
100 ° c = 212 ° F for kogepunktet for vand.
Fordi begge skalaer er lineære, har vi to punkter, der definerer et unikt lineært forhold mellem de to skalaer:
F = 1.8 c + 32,
hvor F er den numeriske værdi af temperatur på Fahrenheit-skalaen og c er den numeriske værdi på celsius-skalaen.
Da Celsius-skalaen erstattede celsius-skalaen, blev den samme formel blev bevaret til konvertering mellem Celsius og Fahrenheit under antagelse om, at forskellene mellem celsius- og Celsius-skalaen ville være ubetydelige. Denne beslutning havde som en konsekvens af effektivt at definere Fahrenheit-skalaen i form af de faste punkter for Celsius, det vil sige absolut nul og vandets tredobbelte punkt:
0 K = −273,15 ° C = −459,67 ° F for absolut nul;
273,16 K = 0,01 ° C = 32,018 ° F for vandets tredobbelte punkt.
Dette har været tilfældet siden 1954, selvom over 66 år senere der er stadig mennesker, der tror, at Fahrenheit-skalaen er defineret baseret på 32 for smeltepunktet for is og 212 for kogepunktet for vand [ved standardatmosfærisk tryk]. Det kan lyde som negativ kritik (og jeg har faktisk tænkt mig det som kritik af uddannelsessystemet i USA for ikke at fortælle tingene, som de virkelig er), men det er ikke værre end den almindeligt holdte parallelle tro på, at Celsius-skalaen er defineret baseret på 0 for smeltepunktet for is og 100 for kogepunktet for vand [ved standardatmosfærisk tryk], hvilket ligeledes har været falsk i den samme tidsperiode.
Det amerikanske sædvanlige system for måleenheder er defineret meget mindre formelt end det metriske system (nu SI), så det kan være svært at spore historien om faktiske definitioner. Dette gælder for definitionen af Fahrenheit-skalaen. Men et eller andet sted undervejs for nogle årtier siden ændrede definitionen af Fahrenheit-skalaen sig fra at være i form af faste punkter (som den gamle celsiusskala) til at blive defineret i form af Celsius-skalaen i form af ovenstående formel med c (for celsius temperaturværdi) erstattet af C (for temperaturværdi Celsius), ligesom Celsius-skalaen er blevet defineret i form af Kelvin-skalaen siden 1954.
Således, når definitionen af Kelvin-skalaen ændres, som det gjorde i 2019, Celsius-skalaen arver implicit parallelle ændringer, hvilket igen betyder, at Fahrenheit-skalaen implicit arver parallelle ændringer. Med ændringen af definitionen af Kelvin-skalaen i 2019 fra at være baseret på faste punkter til at være i form af en definerende værdi af Boltzmann-konstanten, ændrede både Celsius- og Fahrenheit-skalaen sig fra at være baseret [indirekte] på faste punkter til at være baseret på Boltzmann-konstanten.
Derfor behøver lærerne og eleverne ikke finde ud af og forstå de ulige faste punktværdier, som de aldrig gjorde alligevel fra 1954 til 2019; det er fint at give en referenceramme for de studerende at sige, at isens smeltepunkt er meget tæt på 0 ° C og 32 ° F, mens vandets kogepunkt er meget tæt på 100 ° C og 212 ° F, men kan ikke hævde, at disse skalaer faktisk er defineret på den måde eller antyder, at disse værdier er nøjagtige, fordi ingen af dem har været sande siden 1954.