Paras vastaus
Karsit meitä, eikö? Jotkut muut vastaavat ihmiset kertovat sinulle 212 F. Se on totta vain, kun ilmanpaine on 1 pankkiautomaatti eli merenpinnan tasolla. Lisää ympäröivää painetta, kiehumispiste nousee, painekattila toimii näin. Pienennä painetta ja kiehumispiste laskee, höyrystin (laivaston makean veden tuottaja) toimii näin. Tässä on joitain laskimia, mutta Google saa lisätietoja:
Vesi – kiehumispisteet korkeassa paineessa
Vesi – kiehumispisteet tyhjiöpaineessa
Vastaus
” Jos Celsius- ja Kelvin-asteikot perustuvat luonnonilmiöihin, kuten veden jäätymis- ja kiehumispisteet sekä absoluuttinen nolla, mikä on looginen perusta Fahrenheit-asteikolle? ”
Ensinnäkin, lausuntosi ei ole enää totta vuodesta 2019-05-20, jolloin SI uudistettiin yksikköjärjestelmänä, mukaan lukien kelvinin määrittely yhdessä kolmen muun yksikön kanssa ja olennainen muutos taustalla olevassa filosofiassa. Kelvin-asteikko on nyt määritelty Boltzmann-vakion mukaan, eikä sillä ole mitään tekemistä kiinteiden pisteiden kanssa.
Celsius-asteikolla suoran liitoksen pudottaminen kiinteisiin pisteisiin juontaa juurensa vuoteen 1954 (ja suunnitelma tehdä niin takaisin vuoteen 1948), jolloin Celsius-asteikko määriteltiin asteikoksi, joka on 273,15 siirtymä Kelvin-asteikosta. Tämä suhde ei ole muuttunut edes Kelvin-asteikon muuttuessa vuonna 2019. Tämä määritelty suhde tarkoittaa, että aina kun Kelvin-asteikon määritelmä muuttuu, Celsius-asteikko muuttuu automaattisesti ja implisiittisesti vastaavasti. Niinpä vuosina 1954–2019 voisimme johtaa Celsius-asteikon määritelmään yhdessä Kelvin-asteikon määritelmän kanssa tuona aikana, että absoluuttinen nolla oli tarkalleen −273,15 ° C ja puhtaan veden kolminkertainen piste oli tarkalleen +0,01 ° C (koska Kelvin-asteikolla oli absoluuttinen nolla tarkalleen 0 K: ssa ja puhtaan veden kolminkertainen piste täsmälleen 273,16 K: ssa, ja siirtymäksi määritelty Celsius-asteikko on tarkalleen 273,15 pienempi). Huomaa, että siellä ei ollut mitään jään sulamispisteessä (jota kutsutaan vähemmän toivottavasti veden jäätymispisteeksi) eikä veden kiehumispisteestä normaalissa ilmanpaineessa. Celsius-asteikko sellaisena kuin ymmärrämme ja käytämme sitä tänään, syntyi vuonna 1948, eikä sillä ollut koskaan mitään tekemistä jään sulamispisteen ja veden kiehumispisteen kanssa, eikä sillä ollut mitään tekemistä 100 asteen välein – jos luulet sen tekevän tai teke, sekoitat virheellisesti Celsius-asteikon vanhaan celsiusasteeseen, joka oli vanhentunut ja korvattu tällä Celsius-asteikolla. Toisin kuin yleisesti katsotaan, Celsius-asteikko ei ole pelkästään sata-asteikon uudelleennimeäminen, eikä se ollut sama kuin Anders Celsius -asteikko, joka on sekava nimikkeistön samankaltaisuuden vuoksi, mutta nykyinen asteikko oli nimetty kunniaksi tutkimustyössään lämpötilan mittaamisesta ja ilmanpaineen muutosten vaikutuksista jään sulamispisteeseen ja veden kiehumispisteeseen. Älä nyt tulkitse väärin sitä, mitä olen kirjoittanut. Vaikka oli tarpeen muuttaa lämpötilan ”metrisen” mittaamisen filosofiaa ja yhdistää tiiviisti ja tiukasti yhteinen, yleinen julkinen asteikko ja absoluuttinen, termodynaaminen lämpötilan asteikko, ja samanaikaisesti tarve lopettaa nimen käyttö celsiusasteikko useista hyvistä syistä, ja molempiin tarpeisiin vastattiin yhdessä vuonna 1948, muutoksia ei tehty kavalierisesti huolimatta kahden asteikon välisestä suhteesta. Uudessa Celsius-asteikossa haluttiin tehdä lämpötilan arvot mahdollisuuksien mukaan samanlaisiksi, 6 vuoden viive vuoteen 1954 asti uusien Kelvin- ja Celsius-asteikkojen määrittelyjen viimeistelemiseksi piti antaa enemmän aikaa kokeelliselle tutkimukselle absoluuttisen nollan lämpötila-arvosta vanhalla celsiusasteella. tietysti kaikki asianosaiset tajusivat, että kun mittaustekniikka kehittyy riittävästi tulevaisuudessa, lopulta havaitaan poikkeamat celsius- ja celsiusasteiden välillä, mikä on todellakin tapahtunut.
Jälleen kiinteiden pisteiden soveltaminen Celsius-asteikolle vuosina 1954–2019 oli epäsuora johtuen Celsius- ja Kelvin-asteikon määritelmistä yhdessä, ei suoraan johtuen asteen määritelmästä. Celsius-asteikko itsestään. Koska Celsius-asteikon määritelmä johtuu Kelvin-asteikosta, vuoden 2019 muutos Kelvin-asteikon määritelmässä Boltzmann-vakioon perustuvaksi aiheutti Celsius-asteikon perustuvan automaattisesti Boltzmann-vakioon eikä mihinkään kiinteään pistettä – ilman muutoksia Celsius-asteikon määritelmään.
Lopuksi, lopulliseen tavoitteeseesi, Fahrenheit-asteikkoon: Gabriel Fahrenheit kävi läpi useita iterointeja 1720-luvulla siitä, kuinka määritellä hänen lämpötila-asteikkonsa (hänen oli ensimmäinen lämpötila-asteikko) – tietyn jään sulamispiste suolaliuos, puhtaan vesijään sulamispiste, ihmiskehon lämpötila,… Hänen työnsä perusteella ihmiset asettuvat 32: een jään sulamispisteeseen ja 212: een veden kiehumispisteeseen ensisijaisina kiinteinä pisteinä. Nämä näennäisesti oudot palloluvut näyttävät johtuvan mittauksista, jotka perustuvat 0 suolaveden sulamispisteen (halu välttää negatiivisten lämpötila-arvojen tarvetta tyypillisillä saksalaisilla talvilla) ja 96 ihmisen kehon lämpötilan suhteen, riippumatta siitä mitä tarkoitti häntä; ihmiset pitivät puhtaaseen veteen perustuvien kiinteiden pisteiden käytöstä paremmin, mikä päätyi arviolta 32 ja 212 hänen asteikollaan ja niistä tuli tarkat määrittelypisteet asteikolla. Ihmiset pitivät kahden kiinteän pisteen välistä 180 asteen eroa kohtuullisena jaettavaksi primeillä 2, 3 ja 5, ja ne olivat 3 kertaa tunnissa olevien minuuttien lukumäärä ja 1/2 ympyrän asteiden lukumäärä. Kaikki tämä oli noin 70 vuotta ennen metristä järjestelmää, joten 10: n voimiin ei keskitytty.
Kun Anders Celsius -asteikon mittasuhteita muutettiin ja ratkaistiin 1740-luvulla, 0 asetettiin sulamispisteeksi. jää ja 100 veden kiehumispisteessä jossain nimellispaineessa (Celsius itse muutti kiinteät pisteet päinvastaiseksi, jotta ihmisten ei tarvitse kohdata negatiivisia arvoja Ruotsin talvina); kiinteiden pisteiden 100 asteen etäisyyden takia tätä asteikkoa kutsutaan yleisesti senttiä asteikoksi (latinasta 100 astetta). Samat ilmiöt kuin kiinteät pisteet helpottavat kahden asteikon tarkan kaavan määrittämistä. Tässä meillä oli:
0 ° c = 32 ° F jään sulamispisteelle;
100 ° c = 212 ° F veden kiehumispisteelle.
Koska molemmat asteikot ovat lineaarisia, meillä on kaksi pistettä, jotka määrittelevät kahden asteikon välillä ainutlaatuisen lineaarisen suhteen:
F = 1,8 c + 32,
jossa F on lämpötila Fahrenheit-asteikolla ja c on numeerinen arvo celsiusasteikolla.
Kun Celsius-asteikko korvasi celsiusasteikon, sama kaava säilytettiin Celsius- ja Fahrenheit-arvojen muuntamiseksi, olettaen, että celsius- ja Celsius-asteikon väliset erot olisivat merkityksettömiä. Tämän päätöksen seurauksena Fahrenheit-asteikko määriteltiin tehokkaasti Celsiuksen kiinteiden pisteiden eli absoluuttisen nollan ja veden kolmoispisteen suhteen:
0 K = −273,15 ° C = −459,67 ° F absoluuttiselle nollalle;
273,16 K = 0,01 ° C = 32,018 ° F veden kolmoispisteelle.
Näin on ollut vuodesta 1954 lähtien, vaikka yli 66 vuotta myöhemmin on edelleen ihmisiä, jotka uskovat, että Fahrenheit-asteikko määritetään 32: n mukaan jää sulamispisteeseen ja 212: een veden kiehumispisteeseen [normaalissa ilmakehän paineessa]. Se saattaa kuulostaa negatiiviselta kritiikiltä (ja aion sen todellakin kritisoida Yhdysvaltojen koulutusjärjestelmää siitä, että ei kerrota asioita niin kuin ne todella ovat), mutta se ei ole pahempaa kuin yleisesti vallitseva rinnakkainen usko, että Celsius-asteikko määritetään 0: lla jään sulamispisteelle ja 100: lle veden kiehumispisteelle [normaalissa ilmakehän paineessa], mikä on myös vääriä saman ajan.
Yhdysvaltojen tavanomainen mittausyksikköjärjestelmä on määritelty paljon vähemmän muodollisesti kuin metrinen järjestelmä (nyt SI), joten todellisten määritelmien historiaa voi olla vaikea jäljittää. Tämä pätee Fahrenheit-asteikon määritelmään. Joitakin vuosikymmeniä sitten Fahrenheit-asteikon määritelmä kuitenkin muuttui kiinteiden pisteiden (kuten vanhan asteikon asteikon) suhteen Celsius-asteikon mukaiseksi yllä olevan kaavan mukaisella tavalla ( celsiusasteen lämpötila-arvo) korvataan C: llä (Celsius-lämpötila-arvolle), aivan kuten Celsius-asteikko on määritelty Kelvin-asteikolla vuodesta 1954 lähtien.
Näin ollen aina, kun Kelvin-asteikon määritelmä muuttuu, kuten Celsius-asteikko peri implisiittisesti rinnakkaiset muutokset, mikä puolestaan tarkoittaa, että Fahrenheit-asteikko implisiittisesti perii rinnakkaiset muutokset. Niinpä kun vuoden 2019 muutos Kelvin-asteikon määritelmässä perustuu kiinteisiin pisteisiin olemiseen Boltzmann-vakion määritysarvona, sekä Celsius- että Fahrenheit-asteikot muuttuivat [epäsuorasti] kiinteiden pisteiden perusteella olemiseksi perustuu Boltzmann-vakioon.
Siksi opettajien ja opiskelijoiden ei tarvitse selvittää ja ymmärtää outojen pallojen kiinteiden pisteiden arvoja, joita he eivät koskaan tehneet muutenkin vuosina 1954–2019; on hienoa tarjota viitekehys opiskelijoille sanomaan, että jään sulamispiste on hyvin lähellä 0 ° C ja 32 ° F, kun taas veden kiehumispiste on hyvin lähellä 100 ° C ja 212 ° F, mutta älä väitä, että nämä asteikot on tosiasiallisesti määritelty tällä tavalla, tai tarkoita, että nämä arvot ovat tarkkoja, koska kumpikaan ei ole totta vuodesta 1954 lähtien.