La mejor respuesta
Nos estás tomando una broma, ¿verdad? Algunas de las otras personas que respondan te dirán 212 F. Eso solo es cierto cuando la presión atmosférica es de 1 ATM, digamos, al nivel del mar. Aumenta la presión ambiente, aumenta el punto de ebullición, así funciona una olla a presión. Disminuye la presión y el punto de ebullición baja, así funciona un evaporador (productor de agua dulce de barco de la marina). Aquí hay algunas calculadoras, pero busque más en Google:
Agua: puntos de ebullición a alta presión
Agua: puntos de ebullición a presión de vacío
Respuesta
“ Si las escalas de temperatura Celsius y Kelvin se basan en fenómenos naturales como los puntos de congelación y ebullición del agua y el cero absoluto, ¿cuál es la base lógica para la escala Fahrenheit? ”
En primer lugar, su declaración ya no es cierta a partir del 2019-05-20, cuando se renovó el SI como sistema de unidades, incluida una redefinición del kelvin junto con otras tres unidades y un cambio sustancial en la filosofía subyacente. La escala Kelvin ahora se define en términos de la constante de Boltzmann y no tiene nada que ver con puntos fijos.
Para la escala Celsius, la caída de la conexión directa a puntos fijos se remonta a 1954 (y la planeamos hacerlo desde 1948), cuando la escala Celsius se definió como la escala que tiene un desplazamiento de 273,15 de la escala Kelvin. Esa relación no ha cambiado, incluso con el cambio de escala Kelvin de 2019. Esta relación definida significa que siempre que cambia la definición de la escala Kelvin, la escala Celsius cambia automáticamente e implícitamente en consecuencia. Por lo tanto, de 1954 a 2019 podríamos derivar de la definición de la escala Celsius junto con la definición de la escala Kelvin durante ese período de tiempo que el cero absoluto estaba exactamente en −273.15 ° C y el punto triple del agua pura estaba exactamente en +0.01 °. C (porque la escala Kelvin tenía un cero absoluto exactamente a 0 K y el punto triple del agua pura a exactamente 273,16 K, con la escala Celsius definida como compensación para ser exactamente 273,15 más baja). Tenga en cuenta que no había nada allí sobre el punto de fusión del hielo (lo que llama, menos deseablemente, el punto de congelación del agua) ni el punto de ebullición del agua a la presión atmosférica estándar. La escala Celsius, tal como la entendemos y usamos hoy en día, nació en 1948 y nunca tuvo nada que ver con el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua, ni tuvo nada que ver con un intervalo de 100 grados, si cree que sí. o lo hizo, está confundiendo erróneamente la escala Celsius con la antigua escala centígrada, que fue desaprobada y reemplazada por esta escala Celsius. Contrariamente a la opinión popular, la escala Celsius no es, y no fue, simplemente un cambio de nombre de la escala centígrada, ni era igual a la escala de Anders Celsius, lo cual es confuso debido a la similitud en la nomenclatura, pero la escala actual fue nombrado en su honor por su trabajo de investigación sobre la medición de la temperatura y el impacto de los cambios de presión del aire en el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua. Ahora bien, no malinterpretes lo que he escrito. Aunque existía la necesidad de cambiar la filosofía de la medición «métrica» de la temperatura y unir estrecha y rigurosamente la escala común para el público en general y una escala termodinámica absoluta de temperatura y, simultáneamente, la necesidad de dejar de usar el nombre escala centígrados por múltiples buenas razones, con ambas necesidades abordadas juntas en 1948, los cambios no se hicieron de manera arrogante sin preocuparse por la relación entre las dos escalas. Existía el deseo de hacer que los valores de temperatura en la nueva escala Celsius fueran idénticos, si era posible, La demora de 6 años hasta 1954 para finalizar las definiciones de las nuevas escalas Kelvin y Celsius fue permitir más tiempo para una mejor investigación experimental del valor de temperatura del cero absoluto en la antigua escala centígrada. Por supuesto, todos los involucrados se dieron cuenta de que cuando la tecnología de medición mejorara lo suficiente en el futuro, eventualmente se detectarían desviaciones entre las escalas centígradas y Celsius, lo que de hecho ha sucedido.
Nuevamente, la aplicabilidad de puntos fijos para la escala Celsius en 1954-2019 fue indirecta por derivación de las definiciones de las escalas Celsius y Kelvin combinadas, no directamente debido a la definición de la Escala Celsius por sí sola. Debido a que la definición de la escala Celsius se deriva de la escala Kelvin, el cambio de 2019 en la definición de la escala Kelvin para que se base en la constante de Boltzmann provocó automáticamente que la escala Celsius se basara en la constante de Boltzmann y no en ningún fijo. puntos, sin ningún cambio en la definición de la escala Celsius.
Finalmente, para su objetivo final, la escala Fahrenheit: Gabriel Fahrenheit pasó por varias iteraciones en la década de 1720 con respecto a cómo definir su escala de temperatura (la suya fue la primera escala de temperatura): punto de fusión del hielo de una determinada solución salina, punto de fusión del hielo de agua pura, temperatura del cuerpo humano,… Basándose en su trabajo, la gente eligió 32 como punto de fusión del hielo y 212 como punto de ebullición del agua como puntos fijos preferidos. Estos números aparentemente extraños parecen haber sido el resultado de mediciones basadas en 0 para el punto de fusión del hielo de salmuera (con el deseo de evitar la necesidad de valores de temperatura negativos en los inviernos típicos alemanes) y 96 para la temperatura del cuerpo humano, lo que sea que realmente signifique. él; A la gente le gustó más el uso de puntos fijos basados en agua pura, que terminaron estimados en 32 y 212 en su escala y se convirtieron en los puntos definitorios exactos de la escala. La gente consideraba que la diferencia de 180 grados entre los dos puntos fijos era razonable al ser divisible por los números primos 2, 3 y 5, y era 3 veces el número de minutos en una hora y la mitad del número de grados en un círculo. Todo esto fue alrededor de 70 años antes del sistema métrico, por lo que no se enfocaba en potencias de 10.
Cuando la escala de Anders Celsius fue ajustada y establecida en la década de 1740, 0 se estableció como el punto de fusión de hielo y 100 en el punto de ebullición del agua a una presión nominal (el propio Celsius hizo invertir los puntos fijos para que la gente no tuviera que lidiar con valores negativos en los inviernos suecos); Debido a la separación de 100 grados entre los puntos fijos, esta escala pasó a denominarse comúnmente escala centígrados (del latín 100 grados). Tener los mismos fenómenos como puntos fijos facilita establecer una fórmula exacta relacionando dos escalas. Aquí teníamos:
0 ° c = 32 ° F para el punto de fusión del hielo;
100 ° c = 212 ° F para el punto de ebullición del agua.
Debido a que ambas escalas son lineales, tenemos dos puntos que definen una relación lineal única entre las dos escalas:
F = 1.8 c + 32,
donde F es el valor numérico del temperatura en la escala de Fahrenheit y c es el valor numérico en la escala de centígrados.
Cuando la escala de Celsius reemplazó a la escala de centígrado, el mismo Se mantuvo la fórmula para la conversión entre Celsius y Fahrenheit, bajo el supuesto de que las diferencias entre las escalas centígradas y Celsius serían insignificantes. Esa decisión tuvo como consecuencia de definir efectivamente la escala Fahrenheit en términos de los puntos fijos para Celsius, que es el cero absoluto y el punto triple del agua:
0 K = −273.15 ° C = −459.67 ° F para cero absoluto;
273.16 K = 0.01 ° C = 32.018 ° F para el punto triple del agua.
Este ha sido el caso desde 1954, aunque más de 66 años después todavía hay gente que cree que la escala Fahrenheit se define en base a 32 para el punto de fusión del hielo y 212 para el punto de ebullición del agua [a presión atmosférica estándar]. Eso puede parecer una crítica negativa (y de hecho lo intento como una crítica al sistema educativo en los EE. UU. Por no decir las cosas como realmente son), pero no es peor que la creencia paralela comúnmente sostenida de que la escala Celsius se define en base a en 0 para el punto de fusión del hielo y 100 para el punto de ebullición del agua [a presión atmosférica estándar], que también ha sido falso durante el mismo período de tiempo.
El sistema habitual de unidades de medida de EE. UU. es definido mucho menos formalmente que el sistema métrico (ahora SI), por lo que puede ser difícil rastrear la historia de las definiciones reales. Esto es cierto con respecto a la definición de la escala Fahrenheit. Sin embargo, en algún punto del camino hace algunas décadas, la definición de la escala Fahrenheit pasó de estar en términos de puntos fijos (como la antigua escala centígrada) a estar definida en términos de la escala Celsius en términos de la fórmula anterior con c (para valor de temperatura centígrado) reemplazado por C (para el valor de temperatura Celsius), tal como la escala Celsius se ha definido en términos de la escala Kelvin desde 1954.
Por lo tanto, siempre que la definición de la escala Kelvin cambie, como Lo hizo en 2019, la escala Celsius hereda implícitamente cambios paralelos, lo que, a su vez, significa que la escala Fahrenheit hereda implícitamente cambios paralelos. Por lo tanto, con el cambio de 2019 de la definición de la escala Kelvin de estar basada en puntos fijos a ser en términos de un valor definitorio de la constante de Boltzmann, tanto las escalas Celsius como Fahrenheit cambiaron de estar basadas [indirectamente] en puntos fijos a ser basado en la constante de Boltzmann.
Por lo tanto, los profesores y los estudiantes no necesitan descifrar y comprender los valores extraños de puntos fijos, lo que nunca hicieron de todos modos desde 1954 hasta 2019; Está bien proporcionar un marco de referencia para que los estudiantes digan que el punto de fusión del hielo está muy cerca de 0 ° C y 32 ° F, mientras que el punto de ebullición del agua está muy cerca de 100 ° C y 212 ° F, pero no afirme que estas escalas estén realmente definidas de esa manera ni implique que estos valores sean exactos, porque ninguno de los dos ha sido cierto desde 1954.