Meilleure réponse
Vous nous faites des farces, nest-ce pas? Certaines des autres personnes qui auront répondu vont vous dire 212 F. Cela nest vrai que lorsque la pression atmosphérique est de 1 ATM, disons au niveau de la mer. Augmentez la pression ambiante, le point débullition augmente, cest ainsi que fonctionne un autocuiseur. Diminuez la pression et le point débullition sabaisse, cest ainsi que fonctionne un évaporateur (producteur deau douce de la marine). Voici quelques calculatrices, mais Google pour en savoir plus:
Eau – Points débullition à haute pression
Eau – Points débullition sous vide
Réponse
« Si les échelles de température Celsius et Kelvin sont basées sur des phénomènes naturels comme les points de congélation et débullition de leau et le zéro absolu, quelle est la base logique de léchelle Fahrenheit? »
Tout dabord, votre déclaration nest plus vraie à partir du 2019-05-20, lorsque le SI en tant que système dunités a été réorganisé, y compris une redéfinition du kelvin avec trois autres unités et un changement de fond dans la philosophie sous-jacente. Léchelle Kelvin est désormais définie en termes de constante de Boltzmann et na rien à voir avec les points fixes.
Pour léchelle Celsius, labandon du lien direct aux points fixes remonte à 1954 (et le plan de le faire en 1948), lorsque léchelle Celsius a été définie comme léchelle qui est un décalage de 273,15 par rapport à léchelle Kelvin. Cette relation na pas changé, même avec le changement de léchelle Kelvin en 2019. Cette relation définie signifie que chaque fois que la définition de léchelle Kelvin change, léchelle Celsius change automatiquement et implicitement en conséquence. Ainsi, de 1954 à 2019, nous avons pu déduire de la définition de léchelle Celsius ainsi que de la définition de léchelle Kelvin pendant cette période que le zéro absolu était exactement à -273,15 ° C et le point triple de leau pure était exactement à +0,01 ° C (parce que léchelle Kelvin avait un zéro absolu à exactement 0 K et le point triple de leau pure à exactement 273,16 K, avec léchelle Celsius définie comme étant décalée exactement 273,15 plus bas). Notez quil ny avait rien là-dedans concernant le point de fusion de la glace (ce que vous appelez, moins souhaitable, le point de congélation de leau) ni le point débullition de leau à la pression atmosphérique standard. Léchelle Celsius, telle que nous la comprenons et lutilisons aujourdhui, a vu le jour en 1948 et na jamais rien à voir avec le point de fusion de la glace et le point débullition de leau, ni rien à voir avec un intervalle de 100 degrés – si vous pensez que cest le cas Ou bien, vous confondez par erreur léchelle Celsius avec lancienne échelle centigrade, qui a été déconseillée et remplacée par cette échelle Celsius. Contrairement à lopinion populaire, léchelle Celsius nest pas, et nétait pas, simplement un changement de nom de léchelle centigrade, ni nétait-elle la même que léchelle dAnders Celsius, ce qui prête à confusion en raison de la similitude de la nomenclature, mais léchelle actuelle était nommé en son honneur pour ses travaux de recherche sur la mesure de la température et limpact des changements de pression atmosphérique sur le point de fusion de la glace et le point débullition de leau. Maintenant, ne vous méprenez pas sur ce que jai écrit. Bien quil soit nécessaire de changer la philosophie de la mesure «métrique» de la température et de coupler étroitement et rigoureusement léchelle commune, grand public et une échelle de température thermodynamique absolue et, simultanément, de cesser dutiliser le nom pour de multiples bonnes raisons, les deux besoins étant satisfaits ensemble en 1948, les changements nont pas été effectués cavalièrement sans se soucier de la relation entre les deux échelles. Il y avait un désir de rendre identiques les valeurs de température sur la nouvelle échelle Celsius, si possible, aux valeurs de lancienne échelle centigrades. Le délai de 6 ans jusquen 1954 pour finaliser les définitions des nouvelles échelles Kelvin et Celsius devait donner plus de temps pour une meilleure recherche expérimentale sur la valeur de température du zéro absolu sur lancienne échelle centigrade. Bien sûr, toutes les parties impliquées ont réalisé que lorsque la technologie de mesure saméliorait suffisamment à lavenir, des écarts entre les échelles centigrades et Celsius seraient finalement détectés, ce qui est effectivement arrivé.
Encore une fois, lapplicabilité des points fixes pour léchelle Celsius en 1954-2019 était indirecte par dérivation des définitions des échelles Celsius et Kelvin combinées, pas directement en raison de la définition de la Échelle Celsius par elle-même. En raison de la définition de léchelle Celsius comme étant dérivée de léchelle Kelvin, le changement de 2019 dans la définition de léchelle Kelvin pour quelle soit basée sur la constante de Boltzmann a automatiquement fait que léchelle Celsius soit basée sur la constante de Boltzmann et non sur une constante fixe. points – sans aucune modification de la définition de léchelle Celsius.
Enfin, pour atteindre votre objectif ultime, léchelle Fahrenheit: Gabriel Fahrenheit a traversé plusieurs itérations dans les années 1720 concernant la façon de définir son échelle de température (la sienne était la première échelle de température) – point de fusion de la glace dun certain solution saline, point de fusion de la glace deau pure, température du corps humain,… Sur la base de ses travaux, les gens ont choisi 32 pour le point de fusion de la glace et 212 pour le point débullition de leau comme points fixes préférés. Ces chiffres apparemment bizarres semblent résulter de mesures basées sur 0 pour le point de fusion de la saumure (avec le désir déviter le besoin de valeurs de température négatives dans les hivers allemands typiques) et 96 pour la température corporelle humaine, quoi que cela signifiait réellement. lui; les gens ont mieux aimé lutilisation de points fixes basés sur leau pure, qui ont fini par être estimés à 32 et 212 sur son échelle et sont devenus les points de définition exacts sur léchelle. Les gens considéraient que la différence de 180 degrés entre les deux points fixes était raisonnable en ce quelle était divisible par les nombres premiers 2, 3 et 5, et était 3 fois le nombre de minutes dans une heure et 1/2 le nombre de degrés dans un cercle. Tout cela se passait environ 70 ans avant le système métrique, donc on ne se concentrait pas sur les puissances de 10.
Lorsque léchelle dAnders Celsius a été modifiée et réglée dans les années 1740, 0 a été défini comme point de fusion de glace et 100 au point débullition de leau à une certaine pression nominale (Celsius lui-même avait inversé les points fixes pour que les gens naient pas à faire face à des valeurs négatives pendant les hivers suédois); en raison de la séparation de 100 degrés entre les points fixes, cette échelle est devenue communément appelée échelle centigrade (du latin pour 100 degrés). Le fait davoir les mêmes phénomènes que les points fixes permet détablir facilement une formule exacte reliant deux échelles. Ici, nous avons eu:
0 ° C = 32 ° F pour le point de fusion de la glace;
100 ° C = 212 ° F pour le point débullition de leau.
Les deux échelles étant linéaires, nous avons deux points définissant une relation linéaire unique entre les deux échelles:
F = 1,8 c + 32,
où F est la valeur numérique du température sur léchelle Fahrenheit et c est la valeur numérique sur léchelle centigrades.
Lorsque léchelle Celsius a remplacé léchelle centigrade, la même La formule a été retenue pour la conversion entre Celsius et Fahrenheit, sous lhypothèse que les différences entre les échelles centigrades et Celsius seraient négligeables. Cette décision a eu pour conséquence de définir efficacement léchelle Fahrenheit en termes de points fixes pour Celsius, cest-à-dire le zéro absolu et le point triple de leau:
0 K = −273,15 ° C = −459,67 ° F pour le zéro absolu;
273,16 K = 0,01 ° C = 32,018 ° F pour le point triple de leau.
Cest le cas depuis 1954, même si plus de 66 ans plus tard il y a encore des gens qui croient que léchelle Fahrenheit est définie sur la base de 32 pour le point de fusion de la glace et de 212 pour le point débullition de leau [à pression atmosphérique standard]. Cela peut ressembler à une critique négative (et je lentends en effet comme une critique du système éducatif américain de ne pas dire les choses telles quelles sont réellement), mais ce nest pas pire que la croyance parallèle communément admise selon laquelle léchelle Celsius est définie sur la base sur 0 pour le point de fusion de la glace et 100 pour le point débullition de leau [à la pression atmosphérique standard], ce qui a également été faux pour la même durée.
Le système dunités de mesure usuel aux États-Unis est défini beaucoup moins formellement que le système métrique (maintenant SI), il peut donc être difficile de retracer lhistorique des définitions réelles. Cela est vrai en ce qui concerne la définition de léchelle Fahrenheit. Cependant, quelque part en cours de route il y a quelques décennies, la définition de léchelle Fahrenheit est passée du statut de points fixes (comme lancienne échelle centigrade) à celui de léchelle Celsius en termes de formule ci-dessus avec c (pour valeur de température centigrade) remplacée par C (pour la valeur de température Celsius), tout comme léchelle Celsius a été définie en fonction de léchelle Kelvin depuis 1954.
Ainsi, chaque fois que la définition de léchelle Kelvin change, comme ce fut le cas en 2019, léchelle Celsius hérite implicitement de changements parallèles, ce qui signifie que léchelle Fahrenheit hérite implicitement de changements parallèles. Ainsi, avec le changement en 2019 de la définition de léchelle Kelvin, passant de la base sur des points fixes à une valeur de définition de la constante de Boltzmann, les échelles Celsius et Fahrenheit sont passées de basées [indirectement] sur des points fixes à être basé sur la constante de Boltzmann.
Par conséquent, les enseignants et les élèves nont pas besoin de comprendre et de comprendre les valeurs de virgule fixe bizarres, ce quils nont jamais fait de toute façon de 1954 à 2019; il est bon de fournir un cadre de référence aux élèves pour dire que le point de fusion de la glace est très proche de 0 ° C et 32 ° F alors que le point débullition de leau est très proche de 100 ° C et 212 ° F, mais ne prétendez pas que ces échelles sont en fait définies de cette façon ou nimpliquent pas que ces valeurs sont exactes, car aucune nest vraie depuis 1954.